DE8008906U1 - Durch verbacken des gewickelten wicklungsdrahtes mit einem backfaehigem depotmaterial verfestigte spulenwicklung - Google Patents

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Berlin und München VPA 80 G 3 0 3 9

Durch Verbacken des gewickelten Wicklungsdrahtes mit einem backfähigem Depotmaterial verfestigte Spulenwicklung

Die Neuerung bezieht sich auf eine durch Verbacken des gewickelten Wicklungsdrahtes mit einem backfähigen

Depotmaterial verfestigte Spulenwicklung, insbesondere für Ständer und/oder Läufer elektrischer Maschinen; eine (^ derartige Spulenwicklung ist z.B. durch das DE-GM 76 40 891 bekannt.

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Im bekannten Fall werden für die in einen Spulenträger, z.B. ein mit Nuten versehenes Statorblechpaket, einzubringende Spulenwicklung Wicklungsdrähte verwendet, deren Isolier-Lackschicht von einer weiteren Backlack-Schicht umgeben'ist. Derartige Backlack-Drähte können miteinander und mit ihrer Umgebung durch Erwärmung des Backlackes auf seine Erweichungstemperatur und durch anschließende Erkaltung verbackt werden. Als Backlackmaterial kommen sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste / 25 in Frage.

Die Backlack-Spulendrähte verbacken nur dann zuverlässig miteinander und/oder mit dem Spulenträger, wenn sie fest gegeneinander gedrückt werden. Es ist bekannt, dazu den Preßdruck entweder durch elektromagnetisch wirkende Kräfte mittels eines kräftigen Stromstoßes durch die Spule oder durch auf die gewickelte Wicklung von außen einwirkende Preßformen zu erzeugen. Zweckmäßigerweise wird insbesondere bei einer in einen Ständer oder einen Läufer einer elektrischen Maschine eingebrachten Wicklung dabei gleichzeitig der Wickelkopf geformt. Nach dem Abkühlen und Erhärten des Wicklungsverbackstoffes kann dann ν insbesondere bei kleineren Elektromotoren allein durch

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das Verbacken ein maßgerechter und formtreuer Wickelkopf gewährleistet werden, ohne daß es dazu zusätzlicher Wickelkopfbandagen oder anderer Hilfsmittel zur Wickelkopfbefestigung bedarf.

Aus der DE-PS 69I 196 ist weiterhin ein Verfahren zum Isolieren von Flanschspulenwicklungen bekannt, bei dem herkömmliche Wicklungsdrähte lagenweise unter Zwischenlage von Isolierblättern auf einen mit Flansch versehenen Spulenkörpern aufgebracht und zwischen die f ) Wicklungsstirnen und den Flanschen Isoliermaterial in Form von Bändern, Fäden oder dergleichen aus Isoliermaterial oder aus mit solchem Material getränkten Faserstoff unter Druck hineingewickelt wird; die isolierenden Fäden, Bänder oder dergleichen sollen gegebenenfalls außer an den Stirnseiten auch mindestens auf einen Teil des äußeren Spulenumfangs aufgewickelt werden und ohne Druck von außen eine genügend dichte, feste und praktisch homogene Isolation ergeben. Praktisch das gleiche Verfahren wird nochmals in der DE-OS 28 10 183 beschrieben; als Isoliermaterial ist ein bekannter Schmelzkleber- I

si faden verwendet.

^ Schließlich ist durh die DE-PS 16 13 209 noch ein Verfahren zum Aushärten von aus backlackisolierten Drähten bestehenden Statorwicklungen bekannt, bei dem durch eine besondere Vorrichtung sowohl axialer als auch zusätzlich radialer Preßdruck auf die Spulenwicklung ausgeübt wird, derart daß beim Verbacken der Wicklung die Zwischenräume zwischen den Wicklungen mit thermoplastischer Isoliermasse ausgefüllt und somit auf möglichst einfache Weise eine weitgehend hohlraumfreie Ständerwicklungsisolation geschaffen wird.

Selbst wenn man eine derartige axiale und radiale Druck- {) ausübung vorsieht, läßt sich jedoch im allgemeinen nicht der hohe Füllgrad und insbesondere bei Bewicklung eines

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Ständer- oder Läuferpaketes nicht der hohe Nutfüllfaktor erreichen, der bei Verwendung eines üblichen, lediglich lackisolierten Wicklungsdrahtes ohne äußeren Backlackauftrag erreichbar wäre, da dieser Backlackauftrag den Durchmesser des Spulenwicklungsdrahtes vergrößert. Ein noch wesentlich schlechterer Nutfüllfaktor ergibt sich im unverpreßten Zustand einer Backlackdraht-Wicklung, so daß im allgemeinen bei Bewicklung eines Ständer- oder Rotorpaketes ein Preßdruck zum Verbacken und Verdichten der Backlackdraht-Wicklung benötigt

„ wird, der wesentlich größer ist als der allein zum Ver-V_/ backen erforderliche Druck.-

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es daher, unter Ausnutzung der Vorteile der Spulenwicklungsverfestigung, insbesondere der formtreuen Wickelkopfhalterung, mittels eines der Wicklung beigegebenen und nach dem Wickeln und gegebenenfalls Formen der Wicklung zu verbackenden Depotmaterials mit einfachen Mitteln einen hohen, durch die Depotmaterial-Beigabe nicht wesentlich verminderten Wicklungsfüllfaktor erreichen zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Spulenwicklung ( ^) der eingangs genannten Art durch die kennzeichnende Lehre f 25 des Hauptanspruchs möglich. Die Gegenstände der Unteranjj Sprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der

| Neuerung.

Durch das neuerungsgemäße Einbringen von backfähigem Depotmaterial in eine Wicklung durch gleichzeitiges,

paralleles Wickeln eines diskreten Depotfadens einerseits und eines Leiterdrahtes andererseits mit anschließender Formung und Verfestigung durch Heißverpressen kann einerseits auf speziellen Backlackdraht verzichtet und normaler Kupferlackdraht mit parallelem, frei kombinier-, baren Depotfaden verwendet und andererseits ein gegenüber einer Backlackdrahtwicklung wesentlich erhöhter

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Füllfaktor der gewickelten Spulenwicklung erreicht werden. Indem der Depotfaden gleichzeitig mit dem Wicklungsdraht gewickelt wird, erübrigen sich zusätzliche Arbeitsvorgänge zur Einbringung des Depotmaterials; in vielen Fällen kann sogar auf ein Verpressen unter Formdruck, insbesondere zur Erhöhung des Nutfüllfaktors bei einer in Nuten eines Motorblechpaketes eingewickelten Wicklung verzichtet werden, da das Depotmaterial des mitgewickelten Depotfadens im Gegensatz zu Backlackdrähten beim Wickeln in die Zwickel zwischen den in der fertigen Spulenwicklung benachbarten Wicklungsdrähten gedrückt wird bzw. sich selbst einlegt und somit bereits während des Wicklungsvorganges die Hohlräume zwischen den Wicklungsdrähten ausgefüllt werden; in vielen Fällen kann auf das anschließende Erwärmen verzichtet werden, da die beim Wickeln sich ergebene Wickeldrahtvorspannung zum hinreichenden Verbacken und Verfestigen der Spulenwicklung ausreicht.

ί 20 Der neuerungsgemäß gleichzeitig mit dem Wicklungsdraht gewickelte diskrete Depotfaden erlaubt darüber hinaus

in vorteilhafter Weise unabhängig vom Querschnitt des

isolierten Kupferlackdrahtes verschiedene Querschnitte ^! ) des Depotfadens, um z.B. ein erhöhtes Depotwerkstoff-25 volumen bei besonderen Festigkeitserfordernissen zur j- Verfügung zu stellen oder die Querschnittsfonü besonderen

\ Lagefigurationen der Leiter innerhalb der Spulenwicklung

■· oder der Spulenwicklung innerhalb einer die Spulenwicklung aufnehmenden Form anzupassen. 30

Die Neuerung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand schematisch dargestellter , Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert.

Darin zeigen:

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Fig. 1 im Schnittbild einen lediglich lackisolierte Wicklungsdrähte und gleichzeitig mitgewickelte diskrete Depotfäden enthaltende Spulenwicklungsteil im unverbackten Zustand,

Fig. 2 die Spulenwicklung gemäß Fig. 1 im verbackten Zustand,

Fig. 3 bis 8 im Schnittbild verschiedene Ausführungsformen und Anordnungen der Depotfäden im unverbackten Zustand,

Fig. 9 im Schnittbild einen die Kombination von Back- f lackdrähten und mitgewickelten diskreten Depotfäden enthaltenden Spulenwicklungsteil im unverbackten Zustand, Fig. 10 die Spulenwicklung gemäß Fig. 9 im verbackten Zustand.

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Fig. 1 zeigt im Schnittbild 4 Wicklungsdrähte 21 bis 24 und gleichzeitig mit den Wicklungsdrähten 21 bis 24 mitgewickelte Depotfäden 31 bis 34 einer in eine Nut eines Motorblechpaketes eingebrachten Spulenwicklung im unverbackten Zustand. Die einzelnen Wicklungsdrähte sind beim Direktbewickeln zusammen mit ihrem Depotfaden vorzugsweise nacheinander eingewickelt. Wicklungsdraht und Depotfaden werden dazu entweder von zwei getrennten Spulenmagazinen oder von einem einzigen Spulenmagazin entnommen, das dann mit einem zuvor verdrillten Wi cklungsdraht-Depotfaden-Matsrial bestückt wird; im ersteren Fall ist also überhaupt kein zusätzlicher Zeitaufwand beim Bewickeln notwendig, im letzteren Fall ergibt sich ein besonders guter mechanischer Schutz für den eigentliehen Wicklungsdraht, da beim Direktbewickeln oder beim Einziehen einer Spule der Depotfaden insbesondere wegen seiner früheren Plastifizierung eine "Opferfunktion" gegenüber dem Wicklungsdraht an Quetsch- und Schabezonen, z.B. an den Nutkanten übernimmt. Die Spulenwicklung kann entweder als Nadelwicklung eingebracht, als Einziehwick- ( lung eingezogen oder als Träufelwicklung eingelegt werden.

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Die äußeren Wicklungsdrähte 21, 22 sind gegenüber der hier nicht dargestellten oberen Nutwandung durch die Nutisolierung 1 geschützt.

Der jeweils mit dem Wicklungsdraht 21 bzw. 22 bzw. 23 bzw. 24 mitgewickelte Depotfaden 31 bzw. 32 bzw. 33 b2w. 34 legt sich beim Wickeln sowohl in die Zwickel 51 bzw. 52 bzw. 53 bzw. 54 zwischen den gewickelten Wicklungsdrähten bzw. zwischen den Wicklungsdrähten und der Spulenwicklungshalterung (Nut bzw. Spulenkern), so daß \) einerseits ein Ausfüllen der Zwickel und damit ein Depot in der Wicklung ohne oder ohne wesentliche Füllgraderhöhung erreichbar und andererseits ein mechanischer Schutz der Drähte gegen Beschädigung durch Werkzeuge oder die Nutbegrenzungen des Motorblechpaketes beim Einbringen der Wicklung gewährleistbar ist. In der Regel wird die Querschnittsfläche des Depotfadens so gewählt, daß sie 'etwas größer oder gleich groß ist wie die freie Fläche des Zwickels zwischen den benachbarten Kupfer-Wi cklungsdrähten.

Fig. 2 zeigt die Spulenwicklung gemäß Fig. 1 nach dem ( \ Verbacken. Dazu werden nach einer eventuell notwendigen Vorformung der Wickelkopf und die in den Nuten des Motorblechpaketes befindlichen Spulen ähnlich wie beim Verbacken von reinen Backlackdrahtwicklungen in einer Form auf das endgültige Maß gepreßt und mittels Wärme verbackt. In üblicher Weise sind Temperaturen und Einwirkungszeit der Wärme je der Art und Anordnung des jeweiligen Depotwerkstoffes anzupassen. Das Einwirken der Wärme kann über elektrische Direktbeheizung der Spulenwicklung oder über beheizte Formen bzw. in einem Wärmeofen erfolgen.

Wird beim Verbacken der Depotfäden die Fließtemperatur k des Depotmaterials überschritten, so fließt der Depot-

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werkstoff unter dem Formendruck bzw. Wicklungsdruck in die noch vorhandenen Hohlräume ein. Wird als Depotwerkstoff ein Thermoplast verwendet, kann anschließend abgekühlt und entformt werden; bei Duroplasten ist zunächst die für die Aushärtung notwendige Reaktionszeit abzuwarten. In günstigen Fällen kann auf ein Verpressen der Spulenwicklung unter Formdruck, insbesondere auf ein Eindrücken in die Nuten eines Motorblechpaketes verzichtet werden, da das Depotmaterial im Gegensatz zu einer allein aus Backlackdrähten gewickelten Spulenwicklung bereits beim Wickeln weitgehend selbstätig den ν) Platz in den Hohlräumen einnimmt und diese ausfüllt.

In einem solchen Fall reicht das Erwärmen und die vorhandene Drahtvorspannung zum Verbacken der Spulenwicklung völlig aus.

In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene Querschnittsformen des neuerungsgemäß vorgesehenen diskreten Depotfadens dargestellt. In vorteilhafter Weise zeigt Fig. 3 die besonders einfache kreisförmige Querschnittsform; gemäß Fig. 4 ist der Querschnitt des unverbackten Depotfadens nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung polygonförmig ausgebildet; Fig. 5 zeigt in einer weiteren ( ^ Ausgestaltung rechteckförmige Querschnittsformen der Depotfäden.

Die Querschnittsformen bzw. Anordnungen gemäß den Ausgestaltungen nach Fig. 6 bis 8 verdeutlichen die vorteilhafte Varationsmöglichkeit des neuerungsgemäßen Verbackens von gleichzeitig mit dem eigentlichen Wicklungsdraht gewickelten Depotfäden; da nämlich das Depotmaterial nicht mehr wie bei Backlackdrähten an den Wicklungsdraht und dessen Dimensionierung gebunden ist, können unabhängig von dem eigentlichen Wicklungsdraht im Sinne einer guten Verfestigung und gleichzeitig hohen Aus-,· \ füllung verschiedene Querschnittsformen des Depotfadens kombiniert werden. So zeigt Fig. 6 kreisförmige Depot-

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fäden größeren Durchmessers mittig in den Zwickeln zwischen den einzelnen Wicklungsdrähten und Depotfäden kleineren kreisförmigen Querschnittes in den näher benachbarten Zonen zweier Wicklungsdrähte. Fig. 7 zeigt eine Kombination zwischen Depotfäden kreisförmigen Querschnittes und solchen rechteckförmigen Querschnittes. Fgi. 8 zeigt in vorteilhafter Weise ein Depotfadenbündel hoher Flexibilität, das aus vielen Einzelfäden

ξ entsprechend kleineren Querschnitts zusammengesetzt ist.

, \ In Figo 9» 10 ist demonstriert, daß der neuerungsgemäß ' parallel gleichzeitig mitgewickelte diskrete Depotfaden auch vorteilhaft in Kombination mit einem BacKLack-

draht 25-27 einsetzbar ist. Dies ist insbesondere dann 15 zweckmäßig, wenn das Depotmaterial des Backlackdrahtes zur Verfestigung nicht ausreicht und ein für diese

_:. Erfordernisse spezieller Backlackdraht nicht zur Ver-

⁽; fügung steht oder aufgrund des zusätzlichen Beschaffungsoder Lagerhaltungsaufwandes unwirtschaftlich ist. 20

Fig. 10 zeigt das Ineinanderfließen der eigentlichen Backlackschicht der Wicklungsdrähte und des Depotmaterials der diskreten Depotfäden.

Das in den Ausführungsbeispielen dargestellte Verbacken einer Spulenwicklung mittels eines getrennt mit dem Wicklungsdraht gewickelten diskreten Depotfadens ist nicht auf die beschriebene direkte Bewicklung eines Blechpaketes beschränkt, sondern kann vorteilhaft auch auf extern, z.B. auf gesonderte Spulenkörper gewickelte Spulenwicklungen angewandt werden.

Claims (8)

Il · · » · · · Λ f It V - 9 - VPA 80 G 3 O 3 9 DE Schutzansprüche

1. Durch Verbacken des gewickelten Wicklungsdrantes mit einem backfähigen Depotmaterial verfestigte Spulenwicklung, insbesondere für Ständer und/oder Läufer elektrischer Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklung (2) den Wicklungsdraht (21, 22, 23, 24) und einen gleichzeitig mit dem Wicklungsdraht (21, 22, 23', 24) gewickelten, diskreten backfähigen Depotfaden (31, 32, 33» 34) enthält.

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2. Spulenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Depotfaden (31, 32, 33» 34) eine festigkeitserhöhende Seele aus mechanisch reißfestem Werkstoff enthält.

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3. Spulenwicklong nach Anspruch 2, dadurch gek e η n/z e i c h η e t , daß der Depotfaden (31, 32, 33, 34) aus zumindest einer mit backfähigem Depotmaterial getränkten Glasfaser, insbesondere aus einem mit backfähigem Depotmaterial getränkten Glasfaserbündel besteht.

4. Spulenwicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des unverbackten Depotfadens kreisförmig ist.

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5. Spulenwicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des unverbackten Depotfadens polygonförmig ist.

6. Spulenwicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des unverbackten Depotfadens im Sinne der Sicherung einer bestimmten Lagefiguration der Wicklungsdrähte zueinander zwickeiförmig mit den Wicklungsdrähten angepaßten hohl-) 35 kehlenförmigen Oberflächen-Ausnehmungen ausgebildet ist.

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7· Spulenwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein derartiges Querschnittsvolumen des unverbackten Depotfadens, daß die Zwickel (51, 52, 53, 53) zwischen den jeweils benachbarten einzelnen Wicklungsdrähten (21, 22, 23, 24) der gewickelten verbackten Spulenwicklung (2) mit Depotmaterial ausgefüllt sind.

8. Spulenwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der V J Depotfaden bestimmten Querschnitts aus einem Depotfadenbündel mit Einzelfäden entsprechend kleineren Querschnitts gebildet ist.