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Verfahren zur maschinellen Herstellung einer konzentrischen Einphasenständerwicklung
elektrischer Maschinen beliebiger Polzahl Es ist bereits bekannt, die Wicklung elektrischer
Maschinen maschinell herzustellen, wobei die Wicklung als fortlaufender Leiber in
die Nuten des Ständers eingelegt wird. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den
Nachbeil, daß bei den abgelegnen Spulen keine Wickelköpfe ausgebildet und diese
nicht abgeknöpft werden.
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Gemäß der Erfindung wird bei der maschinellen Herstellung einer konzentrischen
Einphasenständerwicklung für elektrische Maschinen beliebiger Polzahl, die je Phase
als fortlaufender Leiter über alle Pole erzeugt wird, die Wicklung derart eingelegt,
daß ein Nachkröpfen bzw. Nachpressen der Wickelköpfe entbehrlich wird, so daß in
einem zweiten Arbeitsgang zusätzlich die Hilfsphasenwicklung ebenfalls maschinell
eingelegt werden kann. Für die Durchführung dieses Verfahrens kann mit Vorteil eine
Wickelmaschine benutzt werden, wie sie beispielsweise in Fig. I der Zeichnung dargestellt
ist. In Fig. 2 ist die zu erzeugende Wicklung angedeutet, und zwar handelt es sich,
wie die Zeichnung erkennen läßt, um eine Wicklung mit umgleichen Spulen, die für
einen vierpoligen Motor angenommen ist.
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Der zu bewickelnde Ständer einer elektrischen Maschine ist mit I bezeichnet,
2 ist der Dreharm, der über ein Zahnradgetriebe 3 und über die Achse 4 angetrieben
wird. Der dem Dreharm zugeordnete Drehkopf I2 ist in dem Maschinengestell 5 gelagert.
6 ist der zu verarbeitende Draht, der über einte aufs einem Arm 23 sowie eine Leitrolle
22 bestehende Spannvorrichtung 7 und eine
die Vorspannung des Drahtes
gleichhaltende Zuführungsvorrichtung 8 dem Drehkopf I2 zugeführt wird. Diese Zuführungsvorrichtung
besteht aus einer Leitrolle mit einem Bremsband I9, dessen Spannung durch einen
Stößel geregelt wird, der von der Rastenscheibe 2o gesteuert wird. Der Ständer der
Maschine I ist auf der als Schlitten ausgebildeten verschiebbaren Platte 9 angeordnet,
die durch den Kurbeltrieb Io auf der Grundplatte I3 axial hin und her bewegt wird.
Beim Umlauf des Dreharmes 2 würden, ein ruhender Ständer vorausgesetzt, innerhalb
der Ständerbohrung runde Drahtschlingen erzeugt werden. Da aber auf die zu bewickelnde
Stelle des Ständerumfanges eine Einwindeform II aufgesetzt ist, um die der Draht
herumgeführt wird, und dadurch, daß der Ständer selbst eine hin und her gehende
Bewegung ausführt, entstehen Rechteckspulen mit entsprechend abgerundeten Wickelköpfen,
für deren Abmessungen die Form der Stirnflächen der Einwindeform bestimmend ist.
Die Einwindeform II wird in dem Maschinengehäuse durch wechselweise wirksame Führungsstößel
24 gehalten, die in eine Nut 25 der Einwindeform eingreifen. Der in der Zeichnung
links dargestellte Führungsstößel 24 ist unwirksam, wenn der Dreharm 2 den Draht
um das auf dieser Seite gelegene Ende der Einwindeform II schlingt. Während dieser
Zeit ist der in der Zeichnung rechtsgelegene, nicht dargestellte Führungsstößel
im Eingriff. Umgekehrt greift der Stößel 24 in die Einwindeform II ein, wenn der
Dreharm die am entgegengesetzten Ende liegende Stirn der Einwindeform umfährt. Beim
Umfahren des Einwindekopfes wird der zu verarbeitende Draht zunächst auf einen kleinen
Wulst der Einwindeform abgelegt, und bei dem nachfolgenden Eintreten dies abgeschrägten
Führungsstößels springt der Draht in den Grunde der Ständernut ab, wobei die entsprechend
konisch ausgebildeten Frontflächen der Einwindeform das Abgleiten in die Ständernut
erleichtern. Bei der vorbezeichneten Maschine wird also nach jeder alten Windung
der Draht in den Nutengrund abgelegt, die fertige Spule liegt demnach sofort in
ihrer vorgeschriebenen Lage. Bemerkenswert ist des weiteren, daß der Drehkopf der
Maschine auf Rechts- und Linkslauf umsteuerbar ist und der Ständer von Hand oder
selbsttätig um eine Nut-oder Polteilung weitergedreht werden kann.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Wicklung fortlaufend
für alle Polte eines jeden Phasenstranges ohne Zwischenverbindungen eingelegt werden.
Die Fertigungszeit wird verkürzt durch eine erhöhte Wickelgeschwindigkeit, die zulässig
ist infolge der spannungsfreien und stetigen Drahhzuführung, weshalb jauch Drähte
geringerer mechanischer Festigkeit verarbeitet werden können. Eine weitere Zeitersparnis
wird dadurch erzielt, daß zum Einlegen voneinander abweichender Spulen lediglich
ein Wechsel der Einwindeformen nötig ist. Ein Nachpressen der Wickelköpfe kann entfallen,
weil der einzuwendende Draht nach jeder halben Windung direkt im Nutengrund abgelegt
und entsprechend gekröpft wird. Der Füllfaktor beträgt mehr als 55%. Infolge der
einwandfreien Drahtführung können auch zwei parallele Drähte gleichzeitig eingelegt
werden.
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Zu Beginn des Verfahrens werden in die Nuten des Ständers gegen axiaie
Verschiebung gesicherte Nutenkästen eingelegt. Als dann wird der Ständer ausgerichtet
und zwischen den Backen der hin und her gehenden Spannvorrichtung 9 angeordnet.
Der Windungsanfang der einzubringenden Wicklung wird an einem Punkt des Ständers
oder es Spannschlittens befestigt. Nunmehr wird auf die zu bewickelnde Stehle des
Ständerumfanges eine Einwindeform bestimmter Abmessungen aufgelegt, z. B. die kleinste
Form, mit der die Spule geringsten Durchmessers, also die erste Spule eines Pols,
hergestellt wird. Die Maschine wird in Bewegung gesetzt und damit um die Einwindeform
der Draht geführt, der nach jeder halben Windung von der Einwindeform durch die
Führungsstößel abgestreift wird und sofort in den Nutengrund abgleitet. Das Nachziehen
des Drahtes erfolgt selbsttätig durch die hin und her gehende Bewegung des Ständers
und wird über dies durch die Drahtregelung einwandfrei gesteuert, so daß keine ruckweise
Beanspruchung auf den Draht ausgeübt wird. Nach Fertigstellung der ersten Spule,
deren Windungszahl beliebig gewählt und durch ein Zählwerk überwacht werden kann,
wind die kleinste Einwindeform entfernt und die nächstgrößere eingeführt. Bei der
im Ausführungsbeispiel dargestellten Wicklung, bei der drei Spulen pro Pol und Phase
vorgesehen sind. wird sich vorbezeiehneter Vorgang nochmals wiederholen, um die
Wicklung eines Pols zu vollenden. Nach dem Wickeln der zweiten Spule, was in gleicher
Weise vor sich geht wie das der ersten, wird daher die dritte und größte Einwindeform
eingeführt und die letzte Spule des ersten Pols hergestellt.
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Erwähnt sei, daß es keine Bedingung ist, daß das Wickeln der Spulen
pro Pol stets mit der kleinsten Einwindeform begonnen und mit der größten beendet
wird. Die Reihenfolge, in der die Einwindeformen angewendet werden, kann an sich
beliebig, jedoch stets so gewählt werden, daß konzentrisch liegende Spulen entstehen.
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Nach Einlegen der größten Spule wird der Ständer von Hand oder selbsttätig
in eine neue Pollage gedreht. Alsdann ist z. B. die zuerst benutzte kleinste Einwindeform
erneut einzusetzen, jedoch muß, da es sich um die Herstellung eines anderen Pols
handelt, der Drehsinn der Maschine bzw. des Drehkopfes geändert werden, was gleichfalls
selbsttätig erfolgen könnte. In der eingangs geschilderten Weise wird mit Hilfe
der drei Einwindeformen die Wicklung des zweiten Pols hergestellt, dessen Windungssinn
naturgemäß dem ersten entgegengesetzt ist, wobei nochmals besonders.darauf hingewiesen
werden soll"daß beim Übergang vom ersten zum zweiten: Pol eine Unterbrechung dies
einzuwendenden Drahtes, beispielsweise ein AuftTennen, nicht nötig ist.
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Die vorbezeichneten Arbeitsgänge wiederholen sich, auf das Ausführungsbeispiel
bezogen, noch
zweimal, da es sich um die Fertigung eines vierpoligen
Motors handelt. Nach Herstellung der Wicklung für den letzten Pol wird die Maschine
stillgesetzt und der Draht abgeschnitten. Im Ständer liegt nunmehr zusammenhängend
die Hauptphasenwicklung eines vierpoligen Motors, wobei als Wicklung pro Pol und
Phase je drei Spuken konzentrisch aufgebracht sind. Schaltverbindungen zwischen
den einzelnen Spulen erübrigen sich, da die Wicklung, wie erwähnt, zusammenhängend
hergestellt wurde und aus dem Ständer lediglich Anfang und Ende der gesamten Wicklung
heraustreten. Da die Lage der fertigen Spulen eindeutig bestimmt ist, kann auf ein
Nachpressen der Wickelköpfe verzichtet werden. Vor dem Aufbringen der Hilfsphase
wird die Hauptphase abisoliert.
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Im übrigen ist es kein Erfordernis, daß die vorbeschriebene Reihenfolge
für das Wickeln der einzelnen Pole unbedingt aufrechterhalten wird. Es wäre durchaus
möglich, zunächst alle Pole gleichen Wickelsinnes fortlaufend zu erzeugen und als
dann zusammenhängend die Pole entgegengesetzten Wickelsinnes aufzubringen. Durch
diese Maschine könnte die Zahl der Umsteuerungen des Drehkopfes der Wickelmaschine
herabgesetzt werden.
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Das Einbringen der in Fig. 2 gestrischelt dargestellten Hilfsphasenwicklung
erfolgt mit den gleichen Mitteln wie das Einwickeln der Hauptphase. Hierbei könnten
die gleichen Einwindeformen Anwendung finden, und die Reihe der Arbeitogänige ist
übereinstimmend mit dienen, die zum Einbringen der Hauptphasenwicklung benötigt
werden. Unterschiede in der Windungszahl der einzelnen Spulen zwischen Haupt- und
Hilfsphase können an dem Zählwerk eingestellt werden, so daß die Hilfsphase mit
dem gleichen Vorteil wie die Hauptphasenwicklung in den Ständer eingelegt werden
kann. Auch die Hilfsphasenwicklung wird fortlaufend ohne Zwischenpolverbindungen
aufgebracht. Nach Abschluß des Wickelvorganges wird die Wicklung entsprechend abisoliert
und verkeilt. Es müssen alsdann lediglich die Kabelanschlüsse verlötet oder verschweißt
und die Wickelköpfe bandagiert bzw. durch Keile festgelegt werden. Nach dem neuen
Verfahren kann Leitermaterial aller Art verarbeitet werden, z. B. Kupfer, Aluminium
oder Widerstandsmaterial. Durch die spannungsfreie Zuführung des Drahtes werden
an dessen Isolation keine erhöhten Anforderungen gestellt, und es können daher Leiter
mit der verschiedensten Isolierung benutzt werden, beispielsweise Drähte, bei denen
als Isolation Lack, Seide, ein- oder zweimal Baumwolle, Papierbaumwolle, eine natürliche
Oxydschicht, ein Glasgespinst, Glimmer, Asbestpräparate od. dgl. mehr, vorgesehen
sind.