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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Bildung einer mehrfach ausgebuchteten Wicklung für den Stator
eines Wechselstromgenerators, insbesondere für den Gebrauch im KFZ-Bereich,
wobei die Wicklung Windungen umfaßt, die eine sternförmige Konfiguration definieren
und sie eine Mehrzahl von radialen Ausbuchtungen hat, die sich mit
Mulden abwechseln.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer mehrfach ausgebuchteten
Wicklung für den
Stator eines Wechselstromgenerators sind z. B. in dem
italienischen Patent 1,157,040 offenbart,
entsprechend zu Barrera, „Apparatus
For Forming Stator Coils of Dynamo Electric Machines”,
US-Patent 4,512,376 .
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Typischerweise
ist jeder Stator im Falle eines Dreiphasenwechselstromgenerators
für den
Gebrauch im Kt7-Bereich augestattet mit einer Wicklung die drei
mehrfach ausgebuchtete Spulen umfaßt, die relativ zueinander
in ihrer Winkelposition verschoben sind. Die Spulen werden in verschiedenen
Schritten durch eine Bildungsmaschine gebildet und jede Spule hat
zwei Drahtenden. Jede der drei mehrfach ausgebuchteten Spulen die
eine der drei Phasen der Wicklung darstellt ist in zwei Halbspulen
oder Halbphasen geteilt die relativ zueinander entsprechend einer
Ausbuchtung in ihrer Winkelposition verschoben sind, so daß die Ausbuchtung
von einer Halbphase gegenüber
den Mulden zwischen den Ausbuchtungen der anderen Halbphase liegt.
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Gemäß dem Stand
der Technik werden die zwei Halbphasen jeder Spule durch eine Bildungsmaschine
in zwei aufeinanderfolgenden Bildungsschritten durch Abschneiden
des gelieferten Drahtes zwischen dem einen Bildungsschritt und dem
anderen gemacht, so daß jede
Halbphase der drei Wickelphasen in der fertigen Wicklung, die in
den Stator eingesetzt wird, ein Paar von Enden hat. Das ergbibt insgesamt
12 Enden.
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Eine
Statorwicklung eines wellenförmigen Typs
mit einem einzelnen kontinuierlichen Draht, umfassend zwei mehrfach
ausgebuchtete Spulen, die relativ zueinander entsprechend einer
Ausbuchtung verschoben sind, wurde bereits vorgeschlagen, (siehe,
z. B., Taji et al., Armature of A. C. Generator For A Car And Method
of Manufacturing The Same,
US-Patent
4,857,787 und paralleles europäisches Patent
EP 0 209 091 , beide sind hier durch
Bezugnahme beinhaltet). Diese Methode beinhaltet anfangs die Bildung
einer einzelnen mehrfach ausgebuchteten Spule, die dann in zwei
Spulen geteilt wird, ohne Abschneiden des Drahtabschittes, der diese verbindet,
wobei eine der Spulen die andere Spule in einer umgeworfenen Position überlappt.
Dieser zusätzliche
Prozeß verschwendet
Zeit und eine daraus resultierende Herabsetzung der Produktivität der Maschine.
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Im
Hinblick auf das Vorangegangene ist es wünschenswert, eine Methode und
eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welchen die Letztlich erhaltene Konfiguration
der Wicklung ohne zusätzliche
Prozesse nach der Wicklung des Drahtes durch die Vorrichtung erhalten
wird, wobei die Vorrichtung sehr kleine Änderungen gegenüber z. B.
des Apparates, wie er in dem
italienischen
Patent 1,157,040 und dem entsprechenden
US-Patent 4,512,376 gezeigt wird verlangt.
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Es
wäre auch
wünschenswert,
ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen zur Bildung einer
mehrfach ausgebuchteten Wicklung für den Stator eines Wechselstromgenerators,
der es erlaubt die zwei Halbphasen jeder Wicklungsphase kontinuierlich
zu machen, ohne den Draht abzuschneiden am Ende des Bildungsprozesses
der ersten Halbphase, um so die Prozesse zu vereinfachen, die für die Bildung
der Wicklung notwendig sind, wie auch eine fertige Wicklung mit
einer kleineren Zahl an Enden zu erhalten.
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Es
wäre auch
wünschenswert
ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei welcher mehrfach
ausgebuchtete Wicklungen, die aus einer Mehrzahl von koaxial-überlagerten
mehrfach ausgebuchteten Spulen bestehen, wobei diese ihre Ausbuchtungen
in einer relativ zueinander gedrehten Winkelposition haben, kontinuierlich
zu erhalten.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Verfügung
zu stellen, in welchem die letztlich verlangte Konfiguration der
Wicklung erhalten wird, ohne zusätzliche
Prozesse nach der Wicklung des Drahtes durch die Vorrichtung, welche
sehr kleine Änderungen
im Bezug auf z. B. die Vorrichtung, wie sie in dem
italienischen Patent 1,157,040 und
dem entsprechenden
US-Patent
4,512,376 gezeigt ist, verlangt.
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Es
ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen zur Bildung einer mehrfach ausgebuchteten Wicklung
für den
Stator eines Wechselstromgenerators, der es erlaubt die zwei Halbphasen
jeder Wicklungsphase kontinuierlich zu machen, ohne den Draht abzuschneiden
am Ende des Bildungsprozesses der ersten Halbphase, um so die Prozesse
zu vereinfachen, die für
die Bildung der Wicklung notwendig sind, wie auch eine fertige Wicklung
mit einer kleineren Zahl an Enden zu erhalten.
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Ferner
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, bei welcher mehrfach ausgebuchtete Wicklungen,
die aus einer Mehrzahl von koaxial-überlagerten mehrfach ausgebuchteten
Spulen bestehen, wobei diese ihre Ausbuchtungen in einer relativ
zueinander gedrehten Winkelposition haben, kontinuierlich zu erhalten.
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden erfüllt durch
das Verfahren gemäß Anspruch
1 und die Vorrichtung gemäß Anspruch
3.
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Die
Erfindung stellt somit eine Wicklung bereit, die zwei coaxial-überlagerte
mehrfach ausgebuchtete Spulen umfaßt, wobei die Ausbuchtungen relativ
zueinander in ihrer Winkelposition verschoben sind. Es gibt keine
Unterbrechung des Drahtes, der die Wicklung bildet und dadurch hat
die Wicklung nur zwei Enden.
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Somit
vereinfacht das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
den Bildungsprozeß und
stellt eine Statorwicklung mit einer um einen Faktor zwei reduzierten
Anzahl von Enden bereit.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, die rein
durch ein nicht begrenzendes Beispiel gegeben sind, deutlich wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Rotationseinheit von unten darstellt,
die ein Teil einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung
darstellt, wobei die Vorrichtung zur Aufnahme der mehrfach ausgebuchteten
Spulen, die auf der Rotationseinheit gebildet werden, ebenfalls
in einer perspektivischen Ansicht von oben gezeigt ist. Die aufnehmende
Vorrichtung fungiert auch in einem darauffolgenden Schritt, gemäß einer
bekannten Technik, als Vorrichtung zum Einstecken der mehrfach ausgebuchteten
Spulen in die Schlitze eines Stators eines Wechselstromgenerators,
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2–6 sind
schematische Aufsichten der verschiedenen Bildungsstadien der mehrfach ausgebuchteten
Wicklung gem. der Erfindung,
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer mehrfach ausgebuchteten Spule,
die zwei bezüglich ihrer
Winkelstellung relativ zueinander verschobene Halbphasen umfaßt, und
die gemäß der Erfindung
erhalten wurde, wobei die Spule in einem deformierten Zustand gezeigt
ist, um den Drahtabschnitt klarer zu zeigen, der die zwei Halbphasen
miteinander verbindet,
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8 ist
eine Aufsicht auf die Spule von 7,
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9 ist
eine schematische Ansicht einer Wicklung, die gem. der Erfindung
erhalten wurde, und die in die Schlitze eines Stators eines Wechselstromgenerators
eingesetzt wurde,
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10 ist
eine perspektivische Ansicht von unten auf eine Rotationseinheit,
die Teil einer anderen Ausführungsform
der erfindunggemäßen Vorrichtung
ist, wobei die Vorrichtung zur Aufnahme der mehrfach ausgebuchteten
Spulen, die auf der Rotationseinheit gebildet wurden, ebenfalls
gezeigt ist,
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11, 12 sind
schematische Aufsichten der Vorrichtung von 10 in
jeweils zwei unterschiedlichen Stadien des Bildungsprozesses der
erfindungsgemäßen mehrfach
ausgebuchteten Wicklung,
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13 ist
eine schematische Teilaufsicht der Vorrichtung; und
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14 ist
eine Teilansicht der Vorrichtung von 13 entlang
der Linie A-A in einem anderem Stadium des Bildungsprozesses der
mehrfach ausgebuchteten Wicklung.
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Unter
Bezugnahme auf
1, stellt Bezugsziffer
1 die
Rotationseinheit einer Maschine zur Bildung von mehrfach ausgebuchteten
Spulen dar, die in die Schlitze eines Stators eines 3-Phasen-Wechselstromgenerators
für den
KFZ-Gebrauch eingesetzt
werden sollen. Die Maschine, die eine Rotationseinheit (
1)
umfaßt,
entspricht dem allgemeinen Typus, der z. B. in dem
italienischen Patent 1,157,040 und
in dem parallelen
US-Patent 4,512,376 beschrieben
ist. Daher wird hier eine detaillierte Beschreibung der generellen
Struktur der Maschine nicht wiederholt, da sie in den o. g. Patenten
dargestellt ist.
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Ähnlich wie
es in dem Stand der Technik praktiziert wird, wird die Rotationseinheit 1 dazu
verwendet, darauf einen Draht W zu wickeln, der von einer Draht
liefernden Vorrichtung geliefert wird (in 1 nicht
gezeigt), die im Bereich, welcher in 1 mit 2 gekennzeichnet
ist, eine Lieferröhrenauslaßmündung 2 besitzt.
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Die
Rotationseinheit 1 trägt
sechs Bildungselemente 3, auf welcher der Draht, der von
der Lieferröhrenauslaßmündung 2 geliefert
wird, als Resultat der Rotation der Rotationseinheit 1 gewickelt
wird, so daß eine
hexagonale Spule CP1 gebildet wird (siehe auch 2).
Eines der Bildungselemente 3 ist mit einer Klemme ausgestattet,
um den Anfang W0 des Drahtes zu halten.
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Die
bildenden Elemente 3 werden durch gleitende Teile 4 gehalten,
die relativ zur Achse 5 der Rotationseinheit 1 radial
gleitend montiert sind. Die Bildungselemente 3 sind zwischen
einer ersten radialen äußeren Endposition
(gezeigt in 1 und 2) und einer
zweiten radialen inneren Endposition (gezeigt in 3 angeordnet.
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In
dem ersten Stadium des Bildungsverfahrens befinden sich die Bildungselemente 3 in
ihrer äußeren Stellung
(2), wodurch, wie bereits angedeutet, ermöglicht wird,
eine hexagonale Spule CP1 mit einem relativ
großen
Durchmesser zu bilden, wie es in 2 gezeigt
ist.
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Die
erfindungsgemäße Maschine
hat sechs schiebende Teile 6. die Bestandteil der Rotationseinheit 1 sind,
und die relativ zur Rotationsachse 5 radial beweglich sind,
um die zentralen Bereiche der Seiten der hexagonalen Spule, die
in dem ersten Stadium des Verfahrens gebildet wurde (2),
radial nach innen zu drucken. Deshalb werden die schiebenden Elemente 6 ebenfalls
durch gleitende Teile getragen, welche in 1 mit 7 gekennzeichnet
sind, und welche auf radialen Leitvorrichtungen, die von der Rotationseinheit 1 getragen
werden, gleitend montiert sind.
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Wenn
die hexagonale Spule CP1 mit der erforderlichen
Anzahl von Drehungen gebildet worden ist, wird die Rotationseinheit 1 gestoppt
und die schiebenden Elemente 6 werden gegen die radial
innere Stellung bewegt, wie es in 3 gezeigt
ist, so daß die
Seiten der polygonalen Spule CP1 erfaßt werden,
und diese so in eine mehrfach ausgebuchtete oder sternförmige Spule
C1 transformiert wird (3).
Während
dieses Prozesses, werden die Bildungselemente 3 ebenfalls
radial nach innen bewegt, wobei sie der Spannung, welche durch den
Draht der Spule aufgrund des durch die schiebenden Teile 6 ausgeübten Druckes
einen gewissen Widerstand entgegensetzen. Gemäß dem Stand der Technik wird dieser
Widerstand dadurch erhalten, daß die
Bildungselemente 3 mittels flexibler Metallkabel mit einem
Flüßigkeitszylinder
verbunden werden, wobei der Flüßigkeitszylinder
eine Kammer hat, die in ihrem Volumen während der radialen Einwärtsbewegung der
Bildungselemente 3 abnimmt, und wobei der Flüßigkeitszylinder
mit einem Ausflußreservoir über eine gedrosselte
Passage verbunden ist. Da diese Details der Konstruktion von den
oben erwähnten
früheren Patenten
her bekannt sind, werden sie hier nicht wiederholt. Es ist jedoch
klar, daß jede
andere Vorrichtung des genannten Typs, die dazu geeignet ist, den oben
erwähnten
Effekt des kontrollierten Nachgebens der Bildungselemente 3 bereit
zu stellen, verwendet werden kann.
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Gemäß der 1–3 ist
die Rotationseinheit 1 auch mit einem Satz von sechs flachen
Fingern 8 ausgestattet, die auf einem Umfang angeordnet
sind, und die sich an Winkelpositionen entsprechend denen der Bildungselemente 3 befinden.
Die Elemente 8 werden von der Rotationseinheit 1 getragen
und sind relativ zu dieser in einer radial festen Stellung, im Gegensatz
zu den Bildungselementen 3 und den schiebenden Teilen 6.
Wie es in den 2 und 3 gezeigt
ist, sind die Elemente 8 in einer radial inneren Position
angeordnet, die benachbart ist zu der innersten radialen Stellung
der entsprechenden Bildungselemente 3. Daher stellen die
Elemente 8 während
des Formgebungsprozesses der Spule CP1,
die den Vorläufer
der mehrfach ausgebuchteten Spule C1 darstellt,
eine weitere Referenz für
die Breite jeder Ausbuchtung (L) der mehrfach ausgebuchteten Spule
C1 dar.
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Wie
es im Stand der Technik gelehrt wird, ist eine Vorrichtung 9 unterhalb
der Rotationseinheit 1 vorgesehen, die die mehrfach ausgebuchteten
Spulen aufnimmt, nachdem diese gebildet wurden und die diese (in
einem folgenden Stadium des Prozesses, der in den Zeichnungen nicht
gezeigt ist) in die Schlitze eines Stators eines Wechselstromgenerators
einsetzt. Die Einsetzvorrichtung 9 umfaßt einen Satz von auf dem Umfang
angeordneten zwölf
Lamellen 10, die durch longitudinale Schlitze 11 voneinander
getrennt sind, und die durch eine Stützstruktur 12, die
um die Rotationsachse 5 mit Hilfe eines Elektromotors (nicht
gezeigt) rotiert werden kann, getragen werden. Der Elektromotor
und die entsprechende Übertragung
für die
Rotationseinheit 1 und die Einsetzvorrichtung 9 sind
hier im Detail nicht gezeigt, da sie ähnlich sind zu dem, was durch
den Stand der Technik bereitgestellt wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß in 1, zur
besseren Darstellung, die Einsetzvorrichtung 9 in einer
Position gezeigt wird, die axial von der Rotationseinheit 1 beabstandet
ist, während
diese in der Praxis unmittelbar vertikal untereinander angeordnet sind.
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Wie
bereits beschrieben, wird die Rotationseinheit 1 gestoppt
und die schiebenden Teile 6 werden vorwärts bewegt, um die mehrfach
ausgebuchtete Spule C1 nach der Bildung
der polygonalen Spuke CP1 (2)
zu bilden. Nun wird diese mehrfach ausgebuchtete Spule C1 von der Rotationseinheit 1 auf die
Einsetzvorrichtung 9 mittels einer von der Rotationseinheit 1 getragenen
Spulenentfernungsvorrichtung einer konventionellen Typs abgeladen.
Die Spulenentfernungseinrichtung ist so ausgebildet, daß sie von
einer zunächst
eingezogenen Stellung axial in eine Stellung abgesenkt werden kann,
in welche sie die mehrfach ausgebuchtete Spule C1 erfaßt und diese
Spule nach unten drückt,
wobei diese von den Bildungselementen 3 heruntergleitet
und die radialen Teile der Spule in die Schlitze 11 eingesetzt
werden, so daß die
Ausbuchtungen (L) und die Mulden (V) zwischen den Ausbuchtungen
der mehrfach ausgebuchteten Spule C1 abwechselnd
auf der Außen-
und auf der Innenseite des Satzes von umfänglich gleichmäßig angeordneten
Lamellen 10 zu liegen kommen, wie es in 1 gezeigt
ist. In 1 ist die Spulenentfernungsvorrichtung
nicht gezeigt, da sie sich in ihrer oberen Position befindet und
in die Rotationseinheit 1 eingezogen ist. Diese Spulenentfernungsvorrichtung
umfaßt
gemäß dem Stand
der Technik einen Satz von Lamellen 13, die auf dem Umfang
angeordnet sind (siehe 2) und die von einem oberen Ring
nach unten zeigen, ähnlich
dem, was in 1 für die Elemente 8 gezeigt
ist.
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Als
Resultat ihrer Abwärtsbewegung
startet die Spulenentfernungsvorrichtung, wobei der Basisring in
Eingriff ist mit den radialen Teilen der mehrfach ausgebuchteten
Spule C1, und drückt diese Spule nach unten,
was bewirkt, daß sie
von den Bildungselementen 3 gelöst wird und in die Schlitze 11 der
Einsetzvorrichtung 9 gebracht wird, wie es in 1 gezeigt
ist.
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In
der konventionellen Maschine wird der gelieferte Draht entweder
unmittelbar bevor oder unmittelbar nachdem die mehrfach ausgebuchtete
Spule C1 auf die Einsetzvorrichtung 9 gebracht
wurde, abgeschnitten, so daß die
Spule, die auf der Einsetzvorrichtung 9 angeordnet ist,
zwei Enden besitzt. Somit kann in dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik die Rotationseinheit nochmals rotiert werden, um eine
zweite mehrfach ausgebuchtete Spule bereitzustellen, die dann in
einer verschobenen Winkelposition auf die Einsetzvorrichtung 9 gebracht
wird, um so z. B. die zwei Halbphasen einer Phase einer Wicklung
mit insgesamt vier Enden zu erhalten.
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Im
Gegensatz zu dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß nachdem
die erste mehrfach ausgebuchtete Spule C1 auf
die Einsetzvorrichtung 9 gebracht wurde, der gelieferte
Draht nicht abgeschnitten. Statt dessen wird die Bildung einer neuen polygonalen
Spule durch die Rotation der Rotationseinheit 1 in einer
der Rotationsrichtung des vorhergehenden Bildungsschrittes entgegengesetzten
Rotationsrichtung eingeleitet, wie es in den 4 und 5 gezeigt
ist. Speziell wird in dem Bildungsschritt von 2 die
Rotationseinheit in der Richtung gedreht, die in 2 durch
den Pfeil A angedeutet ist. In dem Bildungsschritt, der in 5 gezeigt
ist, wird die Rotationseinheit in die entgegengesetzte Richtung
B, d. h. gegen den Uhrzeigersinn gedreht.
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Natürlich ist
es nötig,
da der Drahtabschnitt, welcher die zuerst geformte mehrfach ausgebuchtete Spule
C1 (die sich auf der Einsetzvorrichtung 9 befindet)
mit der polygonalen Spule CP2 (die während dem Schritt,
der in 5 gezeigt ist, entsprechend den Bedingungen, wie
sie in 1 gezeigt sind, gebildet wird) verbindet, nicht
unterbrochen wird, daß die
Einsetzvorrichtung 9 während
der Rotation der Rotationseinheit 1 während des zweiten Schrittes
mit derselben Geschwindigkeit rotiert, so daß die Rotationseinheit 1 und
die Einsetzvorrichtung 9 immer in gleicher, relativer Position
zueinander bleiben. Dies wird bevorzugt durch Kontrollieren der
Elektromotoren erreicht, die die Rotationseinheit 1 und
die Einsetzvorrichtung 9 synchron zueinander antreiben.
Alternativ dazu kann eine lösbare
mechanische Verbindung zwischen der Rotationseinheit 1 und
der Einsetzvorrichtung 9 vorgesehen werden, was erlaubt
daß der gleiche
Motor zum Antrieb der Rotationseinheit 1 und zur Rotation
der Einsetzvorrichtung 9 verwendet werden kann. Die lösbare Verbindung
kann z. B. durch die Spulenentfernungseinrichtung bereitgestellt
werden, welche (in dieser Ausführungsform)
in der unteren Stellung die Einsetzvorrichtung 9 zur Verbindung dieser
Einrichtung mit der Einheit 1 erfassen kann.
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Ein
wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Rotationseinheit
bezüglich
ihrer Winkelposition verschoben ist, um sie so in eine Winkelposition,
zu bringen die um eine Ausbuchtung relativ zu der Position der ersten
mehrfach ausgebuchteten Spule C1 verschoben
ist (die in einer stationären
Position auf der Einsetzvorrichtung 9 ist), bevor der Bildungsschritt
der zweiten polygonalen Spule CP1 durch
die Rotation der Einheit 1 unter gleichzeitiger Rotation
der Einsetzvorrichtung 9 in die entgegengesetzte Richtung
eingeleitet wird. Dieser Zustand ist in 4 gezeigt,
wo die mehrfach ausgebuchtete Spule C1 (die
bereits auf die Einsetzvorrichtung 9 abgeladen worden ist)
in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Bildungselemente 3 und
die flachen Finger 8 sind in Winkelpositionen, die um 30° relativ
zu der zuerst gebildeten mehrfach ausgebuchteten Spule C1 verschoben sind, so daß jedes Bildungselement 3 sich
an einer Winkelposition befindet, die der Winkelposition einer Mulde
zwischen zwei benachbarten Ausbuchtungen der erstgebildeten mehrfach
ausgebuchteten Spule C1, die sich bereits
auf der Einsetzvorrichtung 9 befindet, entspricht.
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Ein
weiteres Merkmal, welches die Erfindung vom Stand der Technik unterscheidet
liegt darin, daß an
einem der flachen Finger 8 ein den Draht erfassendes Hilfselement 14 angebracht
ist (s. 1 und 4), das
von der Einheit 1 getragen wird, und das daran in einer
festen radialen Position gekoppelt ist. Speziell, befindet sich
das Draht erfassende Element 14 in einer Winkelposition,
die der Winkelposition der Ausbuchtungen der Spule entspricht. Insbesondere besitzt
das Draht erfassende Element 14 ein äußeres Profil, daß im wesentlichen
dem Profil einer Ausbuchtung entspricht. Darüber hinaus ist das Draht erfassende
Element 14 so angeordnet, daß nachdem die zuerst geformte
erste mehrfach ausgebuchtete Spule C1 auf
die Einsetzvorrichtung 9 gebracht worden ist, der Drahtabschnitt
W1, der die Spule C1 (die
auf der Einsetzvorrichtung 9 angeordnet ist) mit der Auslaßöffnung des
Drahtlieferungsröhrchens 2 verbindet, durch
das Draht erfassende Element 14 abgefangen wird, wenn die
Rotationseinheit 1 zur Bildung der zweiten Spule im Gegenuhrzeigersinn
rotiert wird (in Bezug auf 5).
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Somit
wird der Drahtabschnitt, der die erste mehrfach ausgebuchtete Spule
C1 mit der gebildeten polygonalen Spule
CP verbindet, während der Bildung der zweiten
polygonalen Spule CP2 mit Hilfe des Draht
erfassenden Elementes 1) abgefangen, wie es in den 1, 4 und 5 gezeigt
ist. In Bezug auf 1 wird darauf hingewiesen daß die Einsetzvorrichtung 9 zugunsten
einer klareren Darstellung in einem Zustand gezeigt wird, in welchem
sie von der Rotationseinheit 1 axial beabstandet ist. Tatsächlich aber
ist die Einsetzvorrichtung unter der Rotationseinheit angeordnet,
so daß das
Zwischenstück
des Drahtes Wi eine wesentlich kleinere
Länge besitzt
als es in dieser Figur gezeigt ist. Wie in den 7 und 8 gezeigt,
besitzt die erste mehrfach ausgebuchtete Spule C1 einen
Anfang 15 und ein Ende 16, das aus einer Mulde
vf der mehrfach ausgebuchteten Spule C1 herausstehen. Das Ende 16 erstreckt
sich radial und wird, nachdem die Rotationseinheit 1 beginnt,
in die entgegengesetzte Richtung zu rotieren (s. 1 und 5),
als Resultat dessen, daß der Draht
W durch das Draht erfassende Element 14 abgefangen wird
in einen Abschnitt 17 gebogen (7 und 8).
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Wenn
die zweite polygonale Spule CP2 gebildet
worden ist (1 und 5), wird
die Rotationseinheit 1 wiederum gestoppt und die schiebenden Teile 6 werden
wieder angetrieben, um gegen die Seiten der polygonalen Spule CP zu drücken,
wodurch die letztere in eine zweite mehrfach ausgebuchtete Spule
C2 transformiert wird. Bei diesem Schritt
wird der Drahtabschnitt Wi, der von dem
drahterfassenden Element 14 heraussteht, durch eines der
schiebenden Elemente (6a) abgefangen, wodurch es in einen
Abschnitt 18 umgebogen wird (7 und 8),
der radial nach innen weist.
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Dadurch
wird bezugnehmend auf die 7, 8 der
Drahtabschnitt Wi, der die erste mehrfach ausgebuchtete
Spule C1 mit der zweiten mehrfach ausgebuchteten
Spule C2 (die relativ zur Spule C1 um eine Ausbuchtung verdreht ist), derart
gebogen, daß er
eine Schleife E bildet (7 und 8), in welcher
der Draht seine Wickelrichtung umdreht, wobei ein Teil dem Profil
der Mulde Vf der Spule C1 folgt
und ein Teil dem Profil einer Ausbuchtung Li der
mehrfach ausgebuchteten Spule C2 folgt.
Das bedeutet, daß die
zwei mehrfach ausgebuchteten Spulen C1 und
C2 ohne Abschneiden des Drahtes erhalten
wurden und ohne daß der
Zwischenabschnitt des Drahtes Wi überflüssige Abschnitte
aufweist, die während
des folgenden Schrittes des Einsetzens der Wicklung in die Schlitze
des Stators Schwierigkeiten verursachen könnten. Die Wicklung, die dadurch
erhalten wurde, hat einen einzigen Startpunkt 15 und einen
einzigen Endpunkt 19. Wie oben angedeutet, sei darauf hingewiesen,
daß in 7,
der Zwischenabschnitt Wi des Drahtes, der
die Form einer Schleife hat, in einem deformierten Zustand gezeigt
ist, wobei die beiden Spulen C1 und C2 axial voneinander beabstandet sind, um
die Schleifenanordnung klar darzustellen. Tatsächlich aber sind in der letztlich
erhaltenen Wicklung die zwei mehrfach ausgebuchteten Spulen C1 und C2 unmittelbar übereinander
angeordnet, wobei der schleifenförmige
Zwischenabschnitt Wi im wesentlichen in
einer Ebene liegt (8).
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Im
Anschluß an
die Bildung der zweiten mehrfach ausgebuchteten Spule C2 wird
dieser durch die Lamellen des Spulenentfernungswerkzeuges 13 auf
die Einsetzvorrichtung 9 abgeladen, ähnlich zu der ersten Spule
C1.
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Auf
diese Weise, hat die so erhaltene und auf der Einsetzvorrichtung 9 angeordnete
Wicklung zwei Halbphasen C1 und C2, die relativ zueinander um eine Ausbuchtung
verdreht sind, und die ohne Unterbrechung des Drahtes erhalten wurden
und zwei Enden 15 und 19 besitzen.
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Gemäß dem Stand
der Technik wird das Einsetzwerkzeug 9, nachdem es einmal
die fertig bearbeitete Wicklung aufgenommen hat, an einer Einsetzstation
positioniert, wo ein Stator zum Einsetzen der Wicklung vorläufig angeordnet
ist. Typischerweise wird dies in einer Maschine mit einer rotierenden Plattform
durchgeführt,
wobei diese Plattform zwei Einsetzvorrichtungen 9 trägt, die
in diametrisch gegenüberliegenden
Stellungen angeordnet sind, so daß sie wahlweise, durch eine
180°-Drehung
der rotierenden Plattform, zu den zwei diametrisch gegenüberliegenden
Stationen gebracht werden können, wobei
eine der Stationen zur Bildung der Wicklung und Anordnung der Wicklung
auf der Einsetzvorrichtung verwendet wird, und die andere Station
eine Station darstellt, wo die Wicklung in einen Stator eingesetzt
wird. Eine Einsetzvorrichtung empfängt somit eine neue Wicklung
in der Bildungsstation, während in
der diametrisch gegenüberliegenden
Station eine andere Einsetzvorrichtung eine zuvor gebildete Wicklung
trägt und
für das
Einsetzen dieser Wicklung in einen Stator sorgt. Wenn dieser Prozeß ausgeführt ist,
wird die rotierende Struktur um 180° gedreht, so daß die Einsetzvorrichtung,
die zuvor die Wicklung in einen Stator eingesetzt hat, an der Bildungsstation angeordnet
wird, wo sie bereit ist, eine neue Wicklung aufzunehmen, während die
Einsetzvorrichtung, die zuvor eine neue Wicklung empfangen hat,
nun für deren
Einsetzen in einen anderen Stator sorgt. Diese Konstruktionsdetails
sind in den Zeichnungen nicht gezeigt, da, wie zuvor angedeutet,
sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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9 ist
eine schematische Teilansicht der inneren Zylinderoberfläche eines
Stators S, der zur Aufnahme radialer Teile der mehrfach ausgebuchteten
Spulen, die die Wicklung bilden, axiale Schlitze 20 besitzt.
In dieser Figur ist, wie auch in 8, die Wicklung
in gestrichelten Linien dargestellt, mit Ausnahme des Drahtabschnittes,
der die Schleife E bildet, wo der Draht seine Wickelrichtung umdreht.
Wie in 8 gezeigt, folgt die Schleife E einem kreisförmigen Weg,
der in einem Teil eine Ausbuchtung einer Spule überlappt und in einem anderen
Teil eine Mulde der anderen Spule überlappt, die der Ausbuchtung
gegenüberliegt.
Somit stellt die Schleife E während
des Einsetzschrittes der Wicklung in den Stator S keine Probleme
dar, da ihre Teile 16, 18 in zwei Schlitzen 20 des
Stators S aufgenommen werden können
(9).
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In
der Ausführungsform,
wie sie in den 1–9 offenbart
ist, umfaßt
die Rotationseinheit ein Draht erfassendes Element, daß an einer
festen Position auf der Rotationseinheit angeordnet ist. Die Position
ist so gewählt,
daß das
drahterfassende Element den gelieferten Draht abfängt, wenn
die Rotation der Einheit umgedreht wird, um eine Schleife zu bilden.
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Um
die zuvor vorgeschlagene Vorrichtung noch weiter zu verbessern,
stellt eine weitere Ausführungsform
eine Vorrichtung bereit, die alle o. g. Merkmale aufweist, einschließlich dem
Draht erfassenden Element 14. Allerdings ist das Draht
erfassende Element 14 nicht in einer festen Position auf
der Rotationseinheit 1 angeordnet, sondern mit einem der
Bildungselemente 3 zur Bildung der polygonalen Spule, mit
welchem die die Rotationseinheit ausgestattet ist, verbunden. Dieses
Bildungselement ist in radialer Richtung relativ zu der Rotationseinheit
bewegbar.
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Tests
haben gezeigt, daß bei
Bereitstellung des Draht erfassenden Elementes auf einem der Bildungselemente,
die radial relativ zu der Rotationseinheit beweglich sind und während des
Prozesses, indem der anfänglich
polygonalen Spule eine Sternform gegeben wird, gegen die Rotationsachse
dieser Einheit verschoben werden, sichergestellt wird, daß eine Wicklung
einer hohen Qualität
erhalten wird, insbesondere an der Schleife, wo der Draht seine
Wickelrichtung umdreht.
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Insbesondere
haben Tests gezeigt, daß die Erfindung
es möglich
macht, die Schleife genau mit der erforderlichen umfänglichen
Ausdehnung zu erhalten, d. h., weder mit einer extrem überflüssigen Länge (die
den folgenden Einsetzprozeß der
Wicklung in die Schlitze eines Stators eines Wechselstromgenerators
stören
könnte),
noch mit einer Länge,
die kleiner ist als die theoretische (was in dem folgenden Wickelprozeß Ursache
für eine
ungewünschte
Spannung auf den Draht sein könnte).
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Die 10, 11 und 12 sind
identisch (mit Ausnahme der Merkmale, die im folgenden beschrieben
werden) zu den 1, 4 und 5,
so daß ihre
Beschreibung hier im Detail nicht wiederholt wird. Im folgenden
werden nur die Unterschiede der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
relativ zu der Vorrichtung der 1 bis 9 beschrieben.
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10 unterscheidet
sich von 1 dadurch, daß das Draht
erfassende Element 14 (auf welchem die Schleife E gebildet
wird, wenn der Draht seine Wickelrichtung umdreht) eine Platte umfaßt, die
auf die radiale innere Oberfläche
eines der Bildungselemente 3 geschraubt ist, im Gegensatz
zur festen Fixierung auf einem der festen Lamellen 8, die von
der Rotationseinheit 1 getragen werden. Dieses Merkmal
ist auch in den 11 und 12 sichtbar. Diese
Figuren sind ähnlich,
wie angedeutet, zu den 4 und 5. Die 11 bzw. 12 zeigen
die Vorrichtung in einer schematischen Aufsicht nach Wicklung der
ersten Spule, bzw. nach Beginn der Wicklung in der entgegengesetzten
Richtung der zweiten Spule. Wie bereits diskutiert, sind die Struktur
und der Betrieb der Vorrichtung, mit Ausnahme des Unterschieds, ähnlich zu
denen, wie sie im Zusammenhang mit den 1 bis 9 beschrieben wurden.
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Der
Betrieb des Draht erfassenden Elementes 14 wird im Zusammenhang
mit den 13 und 14 in
größerer Ausführlichkeit
beschrieben. 13 ist eine schematische Teilaufsicht
auf die Vorrichtung. Es sei darauf hingewiesen, daß zugunsten der
Klarheit, das Bildungselement 3 und das Draht erfassende
Element 14 sich radial näher am Zentrum der Rotationseinheit 1 befinden,
als dies in der Praxis der Fall ist. 14 ist
eine Teilansicht der Vorrichtung von 13 entlang
der Link A-A bei einem anderen Schritt des Bildungsprozesses der
mehrfach ausgebuchteten Wicklung.
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Wie
in 13 gezeigt, wurde die erste mehrfach ausgebuchtete
Spule C1 in die Lamellen 10 des Einsetzwerkzeuges 9 eingesetzt,
wobei die Drahtleitung Wz in einem Winkel α zu der Lieferröhre 2 hinführt. Wenn
die erste mehrfach ausgebuchtete Spule C1 auf
das Einsetzwerkzeug 9 gebracht wurde, befinden sich das
Bildungselement 3 und das Draht erfassende Element 14 (das
Draht erfassende Element 14 ist mit einem der Bildungselemente 3 verbunden,
wie es in den 13 und 14 gezeigt
ist) in Position P. Die Position P entspricht der Ausbuchtung der
ersten mehrfach ausgebuchteten Spule C1,
die sich unmittelbar rechts von der Lieferröhre 2 befindet, wie
es in 13 dargestellt ist. Während die
erste mehrfach ausgebuchtete Spule C1 auf
das Einsetzwerkzeug 9 gebracht wird, wird die Rotationseinheit 1 abgesenkt und
die Lieferröhre 2 erreicht
ihr niederstes Niveau H1 (wie in 14 gezeigt).
Das Absenken der Rotationseinheit 1 erleichtert das Absetzen,
während
das Absenken der Lieferröhre 2 verhindert,
daß die
Drahleitung Wz zu lange wird.
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Nachdem
die erste mehrfach ausgebuchtete Spule C1 auf
dem Einsetzwerkzeug 9 abgesetzt wurde, werden die Rotationseinheit 1 und
die Lieferröhre 2 angehoben
(damit das Draht erfassende Elemente 14 nicht die Drahtleitung
Wz einfängt)
und in Richtung D gedreht, so daß das Bildungselement 3 und
das Draht erfassende Element 14 in eine Winkelposition β gelangen.
Wie in 14 gezeigt, neigt sich die Spitze
des Draht erfassenden Elementes 14 vorzugsweise nach unten
(in Richtung D), um noch weiter die Wahrscheinlichkeit zu verringern,
daß das Draht
erfassende Element 14 während
der Rotation in Richtung D zu der Winkelposition β die Drahtleitung
Wz erfaßt.
Wenn die Winkelposition β einmal
erreicht ist, werden die Rotationseinheit 1 und die Lieferröhre 2 gegen
das Einsetzwerkzeug 9 herabgesenkt und in Richtung D1 gedreht, bis das Draht erfassende Element 14 die
Drahtleitung Wz erfaßt hat.
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Nachdem
das Draht erfassende Element 14 die Drahtleitung Wz erfaßt hat,
fangen die Rotationseinheit 1 und das Einsetzwerkzeug 9 an,
synchron in Richtung D1 zu rotieren, um
die zweite polygonale Spule CP2 zu bilden.
Ungefähr
zu dieser Zeit (d. h. ungefähr
dann, wenn die synchronisierte Rotation anfängt) wird die Rotationseinheit 1 von
dem Einsetzwerkzeug 9 weg angehoben. Die Lieferröhre 2 muß ebenfalls
angehoben werden (bis zum Niveau h2, wie in 14)
gezeigt, um den Draht der zweiten polygonalen Spule CP2 in
Eingriff mit den Bildungselementen 3 zu bringen (die höher liegen
als das Draht erfassende Element 14).
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Tests
haben gezeigt, daß aufgrund
des oben erläuterten
Unterschieds, die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
in der Lage ist, eine Wicklung bereitzustellen, in welcher die Schleife, welche
durch den Draht, dort wo der Draht seine Wickelrichtung umdreht,
gebildet ist, eine umfängliche Ausdehnung
besitzt, die im wesentlichen der gewünschten theoretischen entspricht,
oder höchstens nur
wenig größer ist
(um irgendwelche Unannehmlichkeiten sowohl während des Bildungsprozesses der
Spule als auch während
des darauffolgenden Einsatzprozesses der Wicklung in die Schlitze
des Stators eines Wechselstromgenerators zu vermeiden).
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Nur
als Beispiel zeigt 10 die Verwendung der Vorrichtung
Für den
Fall, bei welchem zwei Drähte
simultan auf der Rotationseinheit 1 gebildet werden. Diese
Technik, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, sorgt für die Verwendung
einer Drahtlieferungsröhre 2,
zu welcher zwei getrennte Drähte W
aus zwei separaten Versorgungsrollen geliefert werden und diese
Rotationseinheit durch die Passage durch zwei separate Löcher 2a, 2b (11)
der Liefervorrichtung 2 erreichen, wodurch sie in einem gegebenen
Abstand voneinander gehalten werden. Natürlich kann die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ebenfalls mit einer Liefervorrichtung verwendet werden,
die nur einen einzelnen Draht liefert.
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Die
Erfindung ist anwendbar sowohl für
den Fall, in welchem ein einzelner Draht auf der Rotationseinheit
gewickelt wird, und für
den Fall, der der bekannten Technik entspricht und in dem zwei Drähte simultan
durch die Liefereinrichtung geliefert werden und die beiden Drähte simultan
auf der Rotationseinheit, wie es beispielsweise in 10 gezeigt
ist, gewickelt werden.
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Natürlich können die
Details der Konstruktion und der Ausführungsformen in weiten Bereichen variieren,
während
das Prinzip der Erfindung das gleiche bleibt, und in Bezug auf das,
was beschrieben und dargestellt wurde, ohne daß der Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung, wie in den beigefügten
Ansprüchen
beschrieben, verlassen wird.
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Insbesondere
wurde die Erfindung nur als Beispiel unter Bezugnahme auf eine Maschine
des Typs, der in dem
italienischen
Patent 1,157,040 und dem parallelen
US-Patent 4,512,376 dargestellt. Gegenwärtig werden
Maschinen zur Bildung von welligen Spulen verwendet, die ebenfalls
von einem zu denen den Gegenstand dieser früheren Patenten bildenden unterschiedlichen
Typus sind und die Prinzipien, die die Basis der vorliegenden Erfindung
bilden sind ebenso anwendbar auf die Art Maschinen. Ein Fachmann
wird daher anerkennen, daß die
vorliegende Erfindung auch auf andere als die beschriebene Ausführungsform
angewendet werden kann, die zum Zwecke der Darstellung und nicht
zur Begrenzung vorgestellt wurden, und daß die vorliegende Erfindung
nur durch die folgenden Ansprüche
begrenzt ist.