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Verfahren zur maschinellen 'Herstellung einer konzentrischen Ständerwicklung
für elektrische Maschinen beliebiger Polzahl Es ist bereits bekannt, die Wicklung
elektrischer Maschinen maschinell herzustellen, wobei die Wicklung als fortlaufender
Leiter in die Nuten des Ständers eingelegt wird. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch
den Nachteil, daß nach dem Einlegen der Wicklung diese in Phasen unterteilt werden
muß.
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Bei der Herstellung konzentrischer Ständerwicklungen für elektrische
Maschinen, die als fortlaufender Leiter über alle Pole erzeugt werden, werden gemäß
der Erfindung die Dreiphasenstränge einer jeweils zwei Spulen in einer Nut enthaltenen
Drehstromwicklung in drei Ebenen übereinander angeordnet, so daß die Wickelköpfe
in drei getrennten Schichten übereinander zu liegen kommen. Das hat den Vorteil,
daß jeweils ein Phasenstrang als fortlaufender Leiter angebracht werden kann. Außerdem
wird die Isolierung der fertigen Wicklung erleichtert, weil jeweils die Phasenstränge
durchgehend gegeneinander abisoliert werden können.
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Für das Verfahren gemäß der Erfindung kann vorteilhaft eine Maschine
verwendet werden, wie sie in Fig. I der Zeichnung dargestellt ist. In Fig. 2 ist
schematisch die zu erzeugende Wicklung angedeutet, und zwar unter Voraussetzung
eines vierpoligen Motors.
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Der zu bewickelnde Ständer einer elektrischen Maschine ist mit I bezeichnet,
2 ist ein Dreharm, ,der über ein Zahnradgetriebe 3 und Über die Achse q. angetrieben
wird. Der dem Dreharm zugeordnete Drehkopf 12 ist in dem Maschinengestell
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gelagert. 6 ist der zu verarbeitende Draht, der über eine aus 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 Rasterscheibe 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 de 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 rechts gelegene 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 des abgeschrägten
Führungsstößels springt der Draht in den Grund 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 halben 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. Dadurch wird
die fortlaufende Herstellung der Wicklung ermöglicht. Die Fertigungszeit wird verkürzt
durch eine erhöhte Wickelgeschwindigkeit, die zulässig ist infolge der spannungsfreien
und stetigen Drahtführung, weshalb auch 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 ider einzuwindende
Draht nach jeder halben Windung direkt im Nutengrund abgelegt und dementsprechend
gekröpit 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 axiale
Verschiebung gesicherte Nutenkästen eingelegt. Alsdann 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 des Spannschlittens befestigt. Nunmehr wird auf die zu bewickelnde Stelle des
Ständerumfanges eine Einwindeform bestimmter Abmessung aufgelegt, z. B. die kleinste
Form, mit der die Spule geringsten Durchmessers, also die erste Spule eines Pols,
hergestellt wind. 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 überdies 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 vorbezeichneter 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 des 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
selbsttätigerfolgen könnte. In der eingangs geschilderten Weise wird mit Hilfe der
drei Einwindeformen die Wicklung des zweiten Pols hergestellt, dessen W induingssinn
naturgemäß dem ersten entgegengesetzt ist, wo-hei nochmals besonders darauf -hingewiesen.
werden: soll, @daß beim Übergang vom ersten zum zweiten Pol eine Unterbrechung des
einzuwindenden Drahtes, beispielsweise ein Auftrennen, nacht nötig äst.
Vorbezeichnete
Arbeitsgänge wiederholen sich, auf das Ausführungsbeispiel bezogen, noch zweimal,
da es sich um die Fertigung eines vierpoligen Motors handelt. Nach Herstellung der
Wicklung des letzten Pols des ersten Phasenstranges wird die Maschine stillgesetzt
und der Draht abgeschnitten. Im Ständer liegt nunmehr zusammenhängend die Wicklung
des ersten Phasenstranges, wobei als Wicklung pro Pol und Phase je drei, Spulen
konzentrisch aufgebracht sind. Schaltverbindungen zwischen den einzelnen Polen erübrigen
sich, da diese, wie erwähnt, zusammenhängend hergestellt wurden und aus dem Ständer
lediglich die Drahtenden des ersten Wickfungsstranges heraustreten. Durch die Einwindeformen
werden die Wickelköpfe derart verformt, daß die zunächst noch unbewickelten Nuten
jeweils frei gehalten werden und in sie nachträglich die Spulen des nächsten Phasenstranges
eingelegt werden können. Dies wird überdies dadurch begünstigt, daß z. B. die Spulen
des ersten Phasenstranges sämtlich am Nutengrund angeordnet sind.
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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 alsdann
zusammenhängend die Pole entgegengesetzten Wickelsinnes aufzubringen. Durch diese
Maßnahme könnte die Zahl der Umsteuerungen des Drehkopfes der Wickelmaschine herabgesetzt
werden.
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Nach Isolierung der Wicklung des ersten Phasenstranges und Drehen
des Ständers um 6o elektrische Grad kann mit der Herstellung der Wicklung für den
zweiten Strang begonnen werden. Jedoch werden hierbei Einwintdeformen verwendet,
die gleichfalls ein Abgleiten des Drahtes, in die Nuten begünstigen, aber so ausgestaltet
sind, daß jeweils die eine Seite der zu erzeugenden Spule am Nutenfenster liegt,
die andere hingegen in den Nutengrund abgleitet. Die Wickelköpfe der mit diesen
Einwindeformen fortlaufend hergestellten Spulen des zweiten Phasenstranges liegen
also schräg. Nach Fertigstellung des zweiten Phasenstranges wird auch dieser durch
Zwischenlagen von Isoliermaterial abisoliert, und es kann mit der Herstellung des
dritten Phasenstranges begonnen werden, dessen Spulen jedoch sämtlich nur an den
Nutenfenstern liegen.
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Die in drei Ebenen maschinell aufgebrachte Drehstromwieklung ist somit
derart im Ständereisen angeordnet, daß die Spulen des ersten Phasenstranges sämtlich
am Nutengrund liegen, schräg zu diesen die Spulen des zweiten Phasenstranges gelagert
sind und auf diese sich wiederum sämtliche an den Nutenfenstern angeordneten Spulen
des dritten Stranges auflegen. Aus der im vorliegendem Fall völlig maschinell aufgebrachten
Wicklung treten somit nur sechs freie Drahtenden aus, die zu einem Klemmbrett geführt
werden und wahlweise in Stern oder Dreieck geschaltet werden können. Selbstverständlich
muß die Wicklung jeder Phase nicht restlos maschinell und als fortlaufender Leiter
über alle Pole erzeugt werden, sondern der Draht könnte, auch jeweils nach Fertigstellung
der Spulen pro Pol einer Phase unterbrochen werden. In diesem Fall können jedoch
Zwischenpolverbindungen nicht entbehrt werden.
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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, Papier-Baumwolle,
eine natürliche Oxydschicht, ein Glasgespinst, Glimmer, Asbestpräparate od. dgl.
mehr vorgesehen sind.