-
Verfahren zum maschinellen Herstellen einer sich überlappenden Zweischichtendrehstrom-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.
-
Bei einem Verfahren zum maschinellen Herstellen einer sich überlappenden
Zweischichtendrehstrom-Ständerwicklung für Maschinen beliebiger Polzahl gemäß der
Erfindung werden die Wicklungen der einzelnen Phasen so angeordnet, daß ihre Wickelköpfe
in drei Ebenen übereinander zu liegen kommen, wobei jeder Phasenstrang als sich
überlappende Wicklung über alle Pole erzeugt wird.
-
Dadurch erübrigt sich das Herstellen von Schaltverbindungen zwischen
den einzelnen Polen nach dem Einwickeln der Wicklung. Ein weiterer Vorteil ergibt
sich dadurch, daß die einzelnen Stränge mit einer durchlaufenden Isolierschicht
bedeckt werden können, weil alle Pole eines Phasenstranges in einer Ebene angeordnet
sind, so daß eine Ersparnis an Isolierstoff erzielt wird.
-
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 ist das Wickelschema
für einen vierpoligen Motor angegeben.
-
Der zu bewickelnde Ständer einer elektrischen Maschine ist mit I bezeichnet,
2 ist ein Dreharm, der über ein Zahnradgetriebe 3 und über die Achse 4 angetrieben
wird. Der dem Dreharm zugeordnete Drehkopf 12 -ist in dem Maschinengestell 5 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 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 Einwindefortn 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.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Fertigungszeit durch
eine erhöhte Wickelgeschwindigkeit verkürzt werden, die zulässig ist infolge der
spannungsfreien und stetigen Drahtzuführung, weshalb auch Drähte geringerer mechanischer
Festigkeit verarbeitet werden können. Eine weitere Zeitersparnis wird dadurch erzielt,
daß zum Einlegen der Spulen einer jeden Phase nur eine einzige Einwindeform benötigt
wird und deshalb ein Auswechseln der Einwindeform nur nach Fertigstellung jeder
Phase erfolgen muß. Ein Nachpressen der Wickelköpfe kann entfallen, weil der einzuwindende
Draht nach jeder halben Windung direkt entweder im Nutengrund oder am Nutenfenster
abgelegt und entsprechend gekröpft wird. Der mit dem neuen Verfahren erzielbare
Füllfaktor beträgt mehr als 55%. Infolge der einwandfreien Drahtführung können auch
zwei parallele Drähte gleichzeitig eingelegt werden.
-
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 befestigt. Der
Windungsanfang der einzubringenden Wicklung wird am Ständer oder am Spannschlitten
befestigt. Nunmehr wird auf die zu bewickelnde Stelle des Ständerumfanges die für
alle Spulen verwendbare Einwindeform aufgelegt. Die Maschine wird in Bewegung gesetzt
und damit um die Einwindeform der Draht geführt, der nach jeder halben Windung durch
die Führungsstößel abgestreift wird und daher 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
däß keine ruckweise Beanspruchung auf den Draht ausgeübt wird. Nach Fertigstellung
der ersten Spule, deren Windungszahl beliebig gewählt und durch ein Zählwerk überwacht
werden kann, wird diese abisoliert und alsdann die Einwindeform bzw. der Ständer
um eine Nutteilung weitergerückt und die zweite Spule mit gleichem Umlaufsinn gewickelt
und abisoliert. Bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Wicklung, bei der drei
Spulen pro-Pol vorgesehen sind, wird sich der Vorgang noch einmal wiederholen, um
die Wicklung für einen Pol zu vollenden.
-
Nach Fertigstellung aller Spulen des ersten Pols wird der Umlaufsinn
des Drehkopfes der Wickelmaschine umgekehrt und, nachdem der Ständer um eine Polteilung
weitergerückt ist, mit dem Einwickeln der ersten Spule des nächsten Pols begonnen.
Nachdem auch die drei Spulen des zweiten Pols eingelegt sind, wird der Umlaufsinn
des Drehkopfes erneut umgekehrt sowie der Ständer wiederum um eine Polteilung gedreht
und mit der Herstellung eines weiteren Pols begonnen, dessen Spulenwicklungssinn
mit demjenigen des zuerst hergestellten Pols übereinstimmt. In vorbezeichneter Art
und Weise wird weitergewickelt, bis die Spulen aller Pole einer Phase im Ständergehäuse
angeordnet sind. Nach der Herstellung der letzten Spule des letzten Pols (der ersten
Phase wird die Maschine stillgesetzt und der Draht abgeschnitten.
-
Im übrigen .ist es kein Erfordernis, @daß die vorbeschriebene Reihenfolge
für :dass 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.
Im Ständer liegt nunmehr zusammenhängend die Wicklung der
ersten Phase eines vierpoligen Motors, wobei als Wicklung pro Pol und Phase je drei
Spulen überlappt aufgebracht sind. Schaltverbindungen zwischen den einzelnen Polen
erübrigen sich, da ihre Wicklungen, wie erwähnt, zusammenhängend hergestellt wurden
und aus dem Ständer lediglich Anfang und Ende jeder Phase heraustreten. Durch die
Gestalt der Einwindeform werden die Wickelköpfe derart geformt, daß die zunächst
noch unbewickelten Nuten jeweils frei gehalten werden und in sie nachträglich die
Spulen des nächsten Phasenstranges eingelegt werden können. Dies wird weiterhin
dadurch begünstigt, daß z. B. die Spulen des ersten Phasenstranges sämtlich am Nutengrund
angeordnet sind.
-
Nach Isolieren der Wicklung des ersten Phasenstranges und Drehen des
Ständers um 6o° e1. kann mit der Herstellung der Wicklung für den zweiten Strang
begonnen werden. Hierzu wird jedoch eine Einwindeform verwendet, die gleichfalls
ein Abgleiten des Drahtes in die Nuten begünstigt, aber so gestaltet ist, daß jeweils
nur die eine Seite der zu erzeugenden Spule am Nutenfenster liegt, die andere hingegen
in den Nutengrund abgleitet. Die Wickelköpfe der mit dieser Einwindeform fortlaufend
hergestellten Spulen des zweiten Stranges liegen daher 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.
-
Die in drei Ebenen maschinell aufgebrachte Drehstromwicklung 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 angeordnete Spulen
des dritten Stranges auflegen. Aus der in 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.
-
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.
m. vorgesehen sind.