ITMI982741A1 - PROCEDURE AND DEVICE FOR MANUFACTURING A PREFORMED COIL FOR EXCITATION WINDING - Google Patents
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Description
Stato_-della tecnica State-of-the-art
L'invenzione riguarda un procedimento per fabbricare una bobina preformata per un avvolgimento di eccitazione che con più spire si estende a meandro attorno ai poli del campo di eccitazione di una macchina elettrica, nonché un dispositivo per attuare il procedimento. The invention relates to a process for manufacturing a pre-formed coil for an excitation winding which, with several turns, extends meandering around the poles of the excitation field of an electric machine, as well as a device for carrying out the process.
In un noto avvolgimento di eccitazione per lo statore di una macchina elettrica {DE 195 49 180 Al) ogni spira dell'avvolgimento di eccitazione è un conduttore a fascio formato da più fili a sezione circolare avvolti parallelamente, che sono situati l'uno accanto all'altro sui lati frontali dei poli e sono cordati fra di loro nella zona fra i poli. Per fabbricare la bobina preformata di questo avvolgimento di eccitazione, che viene quindi inserita nello statore, ad esempio due fili paralleli a sezione circolare vengono guidati contemporaneamente attorno a singoli diti di un tamburo di avvolgimento, i quali sono disposti sfalsati in corrispondenza dei due bordi frontali del tamburo di avvolgimento sul suo contorno e il cui numero corrisponde al numero dei poli nello statore. Fra viti consecutivi si estendono obliquamente i due fili paralleli a sezione circolare, ossia sotto un angolo acuto rispetto all'asse del tamburo di avvolgimento, e detti fili vengono ruotati reciprocamente in ragione di 180° in questa zona. In a known excitation winding for the stator of an electric machine {DE 195 49 180 A1) each turn of the excitation winding is a bundle conductor formed by several parallel wound wires of circular cross section, which are located next to each other. the other on the front sides of the poles and are strung together in the area between the poles. To manufacture the pre-formed coil of this excitation winding, which is then inserted into the stator, for example two parallel wires of circular cross-section are guided simultaneously around individual fingers of a winding drum, which are arranged staggered at the two front edges of the winding drum on its contour and the number of which corresponds to the number of poles in the stator. Between consecutive screws the two parallel wires with circular section extend obliquely, ie under an acute angle with respect to the axis of the winding drum, and said wires are mutually rotated at a rate of 180 ° in this area.
Vantaggi dell'invenzione Advantages of the invention
Il procedimento secondo l'invenzione per fabbricare una bobina preformata per un avvolgimento di eccitazione avviene le caratteristiche della rivendicazione 1 presenta il vantaggio di produrre una bobina preformata con grande fattore di riempimento ed alta precisione di forma, caratterizzata anche da un buon fissaggio in caso di scuotimenti. Con l'elevata precisione di forma si ottiene anche un ottima dispersione termica. Il procedimento è veloce e può essere attuato in modo interamente automatico. Vantaggioso dispositivo per attuare un procedimento secondo l'invenzione risulta dalla rivendicazione 10. The method according to the invention for manufacturing a pre-formed coil for an excitation winding takes place the characteristics of claim 1 it has the advantage of producing a pre-formed coil with a large filling factor and high precision of shape, also characterized by a good fixing in case of shaking. With the high precision of shape, an excellent heat dispersion is also obtained. The procedure is fast and can be carried out fully automatically. Advantageous device for carrying out a process according to the invention results from claim 10.
Con gli accorgimenti illustrati nelle ulteriori rivendicazioni sono possibili vantaggiosi ulteriori sviluppi e perfezionamenti del procedimento secondo l'invenzione nonché del dispositivo per attuarlo. Advantageous further developments and improvements of the method according to the invention as well as of the device for carrying it out are possible with the expedients illustrated in the further claims.
Disegno Drawing
Il procedimento secondo l'invenzione è illustrato più dettagliatamente in base ad un dispositivo, rappresentato nel disegno, per fabbricare una bobina preformata, per un avvolgimento di eccitazione di una macchina elettrica, nella seguente descrizione. The method according to the invention is illustrated in more detail on the basis of a device, shown in the drawing, for manufacturing a pre-formed coil, for an excitation winding of an electric machine, in the following description.
In particolare: In particular:
la figura 1 mostra una rappresentazione prospettica di una bobina preformata realizzata conformemente al procedimento, Figure 1 shows a perspective representation of a pre-formed coil made according to the method,
la figura 2 in dettaglio mostra una rappresentazione prospettica di uno statore di una macchina elettrica con bobina preformata inserita secondo la figura 1, Figure 2 in detail shows a perspective representation of a stator of an electric machine with pre-formed coil inserted according to Figure 1,
la figura 3 mostra una rappresentazione prospettica di una bobina preformata, prodotta conformemente al procedimento, secondo un ulteriore esempio di realizzazione, Figure 3 shows a perspective representation of a preformed coil, produced according to the method, according to a further embodiment,
la figura 4 mostra una rappresentazione prospettica di uno statore a poli dentati di una macchina elettrica con bobina preformata inserita in esso conformemente alla figura alla figura 3, la figura 5 mostra una rappresentazione schematica di un dispositivo per fabbricare le bobine preformate secondo la figura 1 oppure 2, Figure 4 shows a perspective representation of a toothed pole stator of an electric machine with pre-formed coil inserted therein according to Figure 3, Figure 5 shows a schematic representation of a device for manufacturing the pre-formed coils according to Figure 1 or 2,
la figura 6 in dettaglio mostra una rappresentazione prospettica schematica di un cilindro di avvolgimento di un dispositivo di avvolgimento nel dispositivo secondo la figura 5, la figura 7 in dettaglio mostra una rappresentazione prospettica del dispositivo di avvolgimento nel dispositivo secondo la figura 5, con cilindro di avvolgimento asportato. figure 6 in detail shows a schematic perspective representation of a winding cylinder of a winding device in the device according to figure 5, figure 7 in detail shows a perspective representation of the winding device in the device according to figure 5, with winding removed.
Descrizione dell'esempio di realizzazione. Description of the example of realization.
Le due bobine preformate 10, 10' rappresentate prospetticamente nelle figure 1 e 3, per l'avvolgimento di eccitazione della macchina elettrica, coincidono in quanto esse sono avvolte a meandro da un filo piatto isolato, che secondo più spire attraversa l'avvolgimento di eccitazione, laddove le singole spire di filo piatto poggiano l'una sull'altra con le loro superfici di sezione trasversali maggiori, ossia con i loro lati maggiori. Mentre la forma a meandro della bobina preformata 10 secondo la figura 1 è circa rettangolare, la bobina preformata 10' secondo la figura 3 presenta l'andamento più sinusoidale delle singole anse di meandro . The two preformed coils 10, 10 'shown in perspective in Figures 1 and 3, for the excitation winding of the electric machine, coincide since they are meandered by an insulated flat wire, which crosses the excitation winding according to several turns. , where the single coils of flat wire rest on each other with their larger cross-sectional surfaces, i.e. with their larger sides. While the meander shape of the preformed coil 10 according to Figure 1 is approximately rectangular, the preformed coil 10 'according to Figure 3 has the most sinusoidal trend of the individual meander loops.
Entrambe le bobine preformate 10, 10' sono progettate per uno statore a sei poli. Both preformed coils 10, 10 'are designed for a six pole stator.
Lo statore 11 rappresentato prospetticamente in dettagli figura 2 per un motore di starter per un autoveicolo come esempio per una macchina elettrica possiede una cassa lamellare 11 cilindrico - cava con tre poli di eccitazione 12, ricavati su di essa in un unico pezzo, nonché con tre poli di eccitazione 12', che mediante piedi di innesto sono infilabili nella cassa lamellare 11 e di cui in figura 2 sono rappresentati soltanto due poli. In direzione perimetrale della cassa lamellare 11 si alternano sempre un polo fisso 12 con un polo amovibile 12'. Come schematizzato in figura 2 la bobina preformata 10, con poli di eccitazione amovibili estratti 12', viene infilata nella cassa lamellare 11, laddove ogni seconda delle sei anse di meandro della bobina preformata 10 si dispone attorno ai poli di eccitazione fissi 12. Successivamente i tre poli di eccitazione 12' vengono inseriti e sono situati ora da parte loro nelle rimanente tre anse di meandro della bobina preformata 10, cosicché l'avvolgimento di eccitazione complessivamente si estende a meandro attorno ai poli di eccitazione 12, 12' con più spire . The stator 11 represented in perspective in detail in figure 2 for a starter motor for a motor vehicle as an example for an electric machine has a cylindrical-hollow reed case 11 with three excitation poles 12, obtained on it in a single piece, as well as with three excitation poles 12 ', which by means of coupling feet can be inserted into the lamellar case 11 and of which only two poles are shown in figure 2. In the perimeter direction of the lamellar case 11, a fixed pole 12 always alternates with a removable pole 12 '. As shown schematically in Figure 2, the preformed coil 10, with removable excitation poles 12 ', is inserted into the lamellar case 11, where every second of the six meander loops of the preformed coil 10 is arranged around the fixed excitation poles 12. Subsequently the three excitation poles 12 'are inserted and are now located on their part in the remaining three meander loops of the preformed coil 10, so that the excitation winding as a whole extends meander around the excitation poles 12, 12' with more turns.
Nello statore 13 a poli dentati di per sé noto conforme alla figura 4, che si compone di due metà statoriche, viene inserita la bobina preformata 10' secondo la figura 3 con metà statoriche reciprocamente allontanati e successivamente le due metà statoriche vengono unite, cosicché nello stesso modo indicato in figura l'avvolgimento di eccitazione si estende a meandro attorno ai singoli poli dentati. In the stator 13 with toothed poles known per se according to Figure 4, which is made up of two stator halves, the preformed coil 10 'according to Figure 3 is inserted with stator halves mutually separated and subsequently the two stator halves are joined, so that in in the same way indicated in the figure, the excitation winding extends meandering around the single toothed poles.
Le bobine preformate 10, 10' vengono prodotte per mezzo di un dispositivo rappresentato schematicamente in figura 5, laddove il procedimento di fabbricazione si svolge in modo interamente automatico. Il filo di avvolgimento 14 è alloggiato come filo isolato a sezione circolare in un rotolo in un fusto di filo 15, viene estratto da questo e laminato in un dispositivo di laminazione 16 a formare un filo quasi piatto isolato. Il filo di avvolgimento 14 ora piatto viene orientato in un dispositivo di raddrizzamento 17, viene fatto passare attraverso un dispositivo di asportazione dell'isolante e attraverso un dispositivo di separazione 19 infine addotto ad un dispositivo avvolgitore 20. L'avanzamento del filo di avvolgimento 14 avviene in particolare per mezzo di un dispositivo di avvolgimento 21. The preformed coils 10, 10 'are produced by means of a device schematically represented in figure 5, where the manufacturing process is carried out in an entirely automatic way. The winding wire 14 is housed as an insulated wire of circular section in a roll in a wire drum 15, is extracted therefrom and rolled in a lamination device 16 to form an insulated almost flat wire. The winding wire 14, now flat, is oriented in a straightening device 17, is passed through a device for removing the insulation and through a separation device 19 finally fed to a winding device 20. The advancement of the winding wire 14 takes place in particular by means of a winding device 21.
Il nucleo del dispositivo di avvolgimento 20 è un cilindro di avvolgimento 22 (figura 6) che azionato a passi, ruota attorno al suo asse e presenta una spina di avvolgimento coassiale 23 nonché più sacche sagomate 24, le quali sfalsate reciprocamente in ragione di uguali angoli periferici sono disposte su una sezione longitudinale della spina di avvolgimento 23 e sono unite con questa solidali alla rotazione. Il numero delle sacche sagomate 24 è definito dal numero delle anse di meandro necessarie per la bobina preformata 10, 10' e corrisponde a metà del numero dei previsti poli di eccitazione. Nell'esecuzione esapolare dello statore secondo la figura 2 oppure 4, il numero delle sacche sagomate presenti 24 è quindi 3. Come indicata in figura 6 per una sacca sagomata 24 ad ogni sacca sagomata 24 è associato un corsoio 25, che è scorrevole assialmente sulla spina di avvolgimento 23 e affonda circa con vincolo geometrico nella sacca sagomata 24. La forma delle sacche 24 da la forma delle anse di meandro della bobina preformata 10 rispettivamente 10'. Nel caso della forma rettangolare a meandro della bobina preformata 10 in figura 1 le dimensioni interne lunghezza/larghe zza delle sacche sagomate 24, ossia la profondità delle sacche sagomate 24 e la relativa larghezza in direzione di rotazione, definiscono le dimensioni delle anse di meandro. Il corsoio 25 affondante circa con vincolo geometrico nella sacca sagomata 24 possiede quindi corrispondenti dimensioni lunghezza/larghezza, che in ragione di una singola ansa di filo 141 (figura 6) sono inferiori alle corrispondenti dimensioni intende delle sacche sagomate 24. Ogni ansa di filo 141 viene formata mediante introduzione assiale del corsoio 25 dell'associata sacca sagomata 24, laddove il corsoio 25 e introduce la sezione di filo coprente l'apertura a sacca fino al fondo della sacca e accosta a pressione il filo di avvolgimento alle pareti laterali al fondo della sacca sagomata 24. Poiché la bobina preformata 10 dovrà avere più spire, per ogni ulteriore ansa di filo 141, che è infilata nella sacca sagomata 24 e internamente poggia sull'ansa di filo 141 già preventivamente infilata, è necessario prevedere un ulteriore corsoio 25 con dimensioni minori, laddove le dimensioni lunghezza/larghezza dei corsoi 25 inseriti in seguito sono inferiori, rispettivamente in ragione della misura di un'ansa di filo 141, di quelle del corsoio precedente 25. Tutti i corsoi 25 associati ad una sacca sagomati 24 sono disposti su una testa 26 di revolver, che viene ruotata a passi, cosicché sempre il corsoio 25 immediatamente successivo a monte della sacca sagomata 24 si trova in allineamento con questa. Nella figura 7 è rappresentata prospetticamente la disposizione delle teste a revolver 26 per la bobina sagomata nella figura 1 nel dispositivo di avvolgimento 20. Ognuna delle tre teste revolver 26 è associata a una sacca sagomata 24. Poiché la bobina sagomata 10 nell'esempio di realizzazione della figura 1 presenta 6 spire, ogni testa a revolver 26 presenta tre corsoi 25a-26f. Le teste a revolver 26 vengono ruotate tramite trasmissione a cinghia 27. The core of the winding device 20 is a winding cylinder 22 (figure 6) which, operated in steps, rotates around its axis and has a coaxial winding pin 23 as well as several shaped pockets 24, which are mutually offset at equal angles peripherals are arranged on a longitudinal section of the winding pin 23 and are joined to this integral with the rotation. The number of shaped pockets 24 is defined by the number of meander loops necessary for the preformed coil 10, 10 'and corresponds to half the number of the foreseen excitation poles. In the hexapolar construction of the stator according to Figure 2 or 4, the number of shaped pockets 24 present is therefore 3. As indicated in Figure 6 for a shaped pocket 24, each shaped pocket 24 is associated with a slider 25, which slides axially on the winding pin 23 and sinks approximately with geometric constraint into the shaped pocket 24. The shape of the pockets 24 gives the shape of the meander loops of the preformed coil 10 respectively 10 '. In the case of the rectangular meander shape of the preformed coil 10 in Figure 1, the internal length / width dimensions of the shaped pockets 24, ie the depth of the shaped pockets 24 and the relative width in the direction of rotation, define the dimensions of the meander loops. The slider 25 sinking approximately with geometric constraint in the shaped pocket 24 therefore has corresponding length / width dimensions, which due to a single loop of thread 141 (figure 6) are smaller than the corresponding dimensions means shaped pockets 24. Each loop of thread 141 is formed by axial introduction of the slider 25 of the associated shaped bag 24, where the slider 25 introduces the section of wire covering the bag opening up to the bottom of the bag and presses the winding wire to the side walls at the bottom of the bag. shaped bag 24. Since the pre-formed reel 10 must have more turns, for each further loop of thread 141, which is inserted into the shaped bag 24 and internally rests on the loop of thread 141 already previously threaded, it is necessary to provide a further slider 25 with smaller dimensions, where the length / width dimensions of the sliders 25 inserted later are lower, respectively due to the measure of a loop of wire 141, of those of the previous cursor 25. All the sliders 25 associated with a shaped bag 24 are arranged on a revolver head 26, which is rotated in steps, so that always the slider 25 immediately following upstream of the shaped bag 24 is in alignment with this. Figure 7 represents a perspective view of the arrangement of the revolver heads 26 for the shaped reel in figure 1 in the winding device 20. Each of the three revolver heads 26 is associated with a shaped bag 24. Since the shaped reel 10 in the embodiment example of Figure 1 has 6 turns, each revolver head 26 has three sliders 25a-26f. The revolver heads 26 are rotated by belt drive 27.
Con questo dispositivo rappresentato nelle figure 5-7 la bobina preformata 10 secondo la figura 1 viene prodotta come segue: With this device represented in Figures 5-7 the preformed coil 10 according to Figure 1 is produced as follows:
il filo di avvolgimento 14, estratto dal fusto del filo 15, laminato appiattito e raddrizzato viene collocato di costa, ossia con la sola superficie laterale minore, sulla pina di avvolgimento 23 e fissato con l'inizio di un cilindro di avvolgimento 22. Il cilindro di avvolgimento 22 a questo punto viene ruotato per mezzo di un motore a passi indicato con 28 nella figura 5 faddove il filo di avvolgimento 14 viene fatto passare davanti alle aperture delle sacche sagomate 24. Per mezzo del corsoio 25a che avanza assialmente il filo di avvolgimento 14 formando l'ansa 141 viene infilato nella prima sacca sagomata 24. Quando il corsoio 25a rimane nella sacca sagomata 24 il cilindro di avvolgimento 22 viene ruotato ulteriormente, fino a quando il filo di avvolgimento 14 si estende sulla successiva sacca sagomata 24. Mediante il corsoio 25a sulla successiva testa a revolver 26 nella successiva sacca sagomata 24 viene formata un'ansa di filo 141, dopodiché il corsoio 25a emerge di nuovo dalla prima sacca sagomata 24 e assume la sua posizione fondamentale nella testa a revolver 26. Il cilindro di avvolgimento 22 viene ruotato ulteriormente, laddove il corsoio 25a della seconda testa a revolver 26 rimane nella seconda sacca sagomata 24 e viene ruotato concomitantemente fino a quando l'apertura della terza sacca sagomata 24 viene coperta dal filo di avvolgimento 14. Introducendo il corsoio 25a sulla terza testa a revolver 26 viene ora formata l'ansa di filo 141 nella terza sacca sagomata 24, laddove alla fine del movimento di introduzione del corsoio 25a della terza testa a revolver 26 il corsoio 25a della seconda testa a revolver 26 viene di nuovo estratto dalla seconda sacca sagomata 24. Alla fine di un intero giro del cilindro di avvolgimento 22 è prodotta una spira della bobina preformata 10. Con il successivo avvolgimento della seconda spira della bobina preformata 10 all'inizio del processo viene orientate tutte le teste a revolver 26, cosicché a questo punto i corsoi 25b fronteggiano tutte le sacche sagomate 24. Ruotando esteriormente il cilindro di avvolgimento 22 si ripetono i processi precedentemente descritti laddove di volta in volta al posto dei corsoi 25a a questo punto i corsoi 25b infilano le sezioni di filo come anse 141, estendentesi sulle aperture delle sacche sagomate 24, nelle sacche sagomate 24 e le appoggiano saldamente alla precedente ansa di filo 141 che si trova già in ogni sacca sagomata 24. Dopo sei giri del cilindro di avvolgimento 22 cambiando sei volte i corsoi 25 nelle tre teste a revolver 26 è realizzata la bobina preformata 10 con sei spire. Non appena la lunghezza di filo di avvolgimento necessaria per la bobina preformata 10 percorre il dispositivo 18 di asportazione dell'isolante, in questo punto il filo di avvolgimento 14 viene privato dell'isolante e successivamente tagliato nel dispositivo di separazione 19 in corrispondenza del punto privato dell'isolante dal rimanente filo di avvolgimento 14. La bobina preformata avvolta finita 10, quindi viene prelevata dalla spina di avvolgimento 20 e inserita nello statore secondo la figura 2. the winding wire 14, extracted from the drum of the wire 15, flattened and straightened, is placed on the edge, ie with only the smaller lateral surface, on the winding pin 23 and fixed with the beginning of a winding cylinder 22. The cylinder at this point 22 is rotated by means of a stepping motor indicated at 28 in Figure 5 where the winding wire 14 is made to pass in front of the openings of the shaped bags 24. By means of the slider 25a which axially advances the winding wire 14 forming the loop 141 is inserted into the first shaped bag 24. When the slide 25a remains in the shaped bag 24 the winding cylinder 22 is rotated further, until the winding wire 14 extends onto the subsequent shaped bag 24. By means of the slider 25a on the subsequent revolver head 26 in the subsequent shaped pocket 24 a loop of thread 141 is formed, after which the slider 25a emerges again from the first shaped pouch 24 and assumes its fundamental position in the revolver head 26. The winding cylinder 22 is rotated further, where the slider 25a of the second revolver head 26 remains in the second shaped pouch 24 and is rotated concomitantly until the opening of the third shaped pocket 24 is covered by the winding wire 14. By introducing the slider 25a on the third revolver head 26, the loop of wire 141 is now formed in the third shaped pocket 24, where at the end of the movement for introducing the slider 25a of the third revolver head 26, the slider 25a of the second revolver head 26 is again extracted from the second shaped bag 24. At the end of a whole revolution of the winding cylinder 22, a turn of the pre-formed reel 10 is produced. With the subsequent winding of the second at the beginning of the process all the revolver heads 26 are oriented, so that at this point the sliders 25 b face all the shaped bags 24. By externally rotating the winding cylinder 22 the processes described above are repeated where each time instead of the sliders 25a at this point the sliders 25b insert the wire sections as loops 141, extending over the openings of the shaped bags 24, in the shaped bags 24 and firmly rest them on the previous loop of thread 141 which is already found in each shaped bag 24. After six turns of the winding cylinder 22 by changing six times the sliders 25 in the three revolver heads 26 is made the pre-formed coil 10 with six turns. As soon as the length of winding wire required for the pre-formed coil 10 runs through the insulation removal device 18, at this point the winding wire 14 is stripped of the insulation and subsequently cut in the separation device 19 at the private point of the insulation from the remaining winding wire 14. The finished preformed coil 10 is then taken from the winding pin 20 and inserted into the stator according to Figure 2.
Per fabbricare la bobina preformata 10' secondo la figura 3 nel dispositivo descritto si dovrà unicamente modificare la forma delle sacche modificate 24 e dei corsoi 25. Il numero dei corsoi 25 presenti sulle teste a revolver 26 dipendono dal numero delle spire necessarie nella bobina preformata 10'. In order to manufacture the preformed reel 10 'according to Figure 3 in the described device it is only necessary to modify the shape of the modified bags 24 and of the sliders 25. The number of sliders 25 present on the revolver heads 26 depend on the number of turns necessary in the preformed reel 10 '.
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