RU2112296C1

RU2112296C1 - Method and device for winding electrical machine formerless armature

Info

Publication number: RU2112296C1
Application number: RU92007604A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Науменко
Original assignee: Пензенский приборостроительный завод
Priority date: 1992-11-23
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; cross-winding of formerless armatures for fractional-horsepower DC machines. SUBSTANCE: wire passed through hollow shaft is wound on stiff cylindrical mandrel in diagonal plane by means of carrier mounted on hollow shaft which is coupled with mandrel shaft through stepped turning gear. Tops of winding turn are held in position by fixed wedge-shaped plates coming in contact with mandrel surface and provided with guides inclined to contacting point. Turn plane in this case is turned relative to winding plane and turns are shifted by wire in the course of winding so that wire is drawn into wedge clearance between guide and wound turn. This procedure eliminates additional operation for fixing associated thread and removing it from winding. EFFECT: facilitated procedure, reduced manufacturing cost. 2 cl, 5 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано для намотки перекрестных обмоток бескаркасных якорей микромашин постоянного тока. The claimed invention relates to the field of electrical engineering and electrical engineering and can be used for winding the cross windings of frameless anchors of DC micromachines.

Известен способ намотки бескаркасных якорей микромашин, косвенно защищенный патентом [1], заключающийся в наматывании провода на цилиндрическую оправку в диагональной плоскости с фиксацией диаметрально противоположных вершин витков на концах оправки натянутыми нитями, закрепленными на оправке, которые наматываются совместно с обмоткой якоря на оправку. A known method of winding frameless anchors of micromachines, indirectly protected by a patent [1], which consists in winding a wire onto a cylindrical mandrel in a diagonal plane with fixing diametrically opposite vertices of the turns on the ends of the mandrel by tensioned threads fixed to the mandrel, which are wound together with the armature winding on the mandrel.

Известно устройство, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства [2] , которое содержит вал с установленными на нем цилиндрической оправкой и механизмом поворота оправки на центральной оси, оправка вращается валом в диагональной плоскости ( в плоскости наматываемого витка) и поворачивается на центральной оси механизмом поворота на один шаг за один оборот вала. На валу также установлены подающие нить шпули, концы нитей закреплены на оправке в диаметрально противоположных точках. Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что необходимо извлекать нити из намоточного якоря, а также необходимо производить закрепление нитей на оправке перед намоткой каждого якоря. Причем вращение оправки в двух плоскостях затрудняет выполнение отводов от секций обмотки якоря. A device is known, selected as a prototype of the claimed device [2], which contains a shaft mounted on it with a cylindrical mandrel and a mechanism for turning the mandrel on the central axis, the mandrel rotates by the shaft in the diagonal plane (in the plane of the winding coil) and rotates on the central axis by the rotation mechanism on one step in one revolution of the shaft. The spools feeding the thread are also installed on the shaft, the ends of the threads are fixed on the mandrel at diametrically opposite points. A disadvantage of the known method and device is that it is necessary to remove the threads from the winding anchor, and it is also necessary to fix the threads on the mandrel before winding each anchor. Moreover, the rotation of the mandrel in two planes makes it difficult to perform taps from sections of the armature winding.

Цель изобретения состоит в упрощении намотки бескаркасных якорей с отводами от секций за счет исключения нитей и уменьшения подвижности цилиндрической оправки. The purpose of the invention is to simplify the winding of frameless anchors with bends from the sections by eliminating the threads and reducing the mobility of the cylindrical mandrel.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления бескаркасного якоря, содержащем цилиндрическую оправку и фиксацию диаметрально противоположных вершин витков на концах оправки, согласно изобретению, провод наматывают на малоподвижную оправку в плоскости, проходящей через диагональ проекции оправки, вершины наматываемых витков, которые находятся в плоскости повернутой относительно плоскости намотки, фиксируют неподвижными клиновыми пластинами, витки перемещают вдоль клиновых пластин наматываемым проводом, который затягивают в клиновый зазор между намотанным витком и наклонной направляющей, а оправку поворачивают дискретно на центральной оси, выводы от намотки выполняют скручиванием проводников, один из которых выходит из-под клиновой пластины, а другой укладывается поверх клиновой пластины. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing a frameless anchor containing a cylindrical mandrel and fixing diametrically opposite vertices of the turns at the ends of the mandrel, according to the invention, the wire is wound on a slow-moving mandrel in a plane passing through the diagonal projection of the mandrel, the vertices of the winding turns that are in the plane turned relative to the winding plane, fixed with fixed wedge plates, the turns are moved along the wedge plates with a winded wire, which is tightened pulled in the wedge-shaped gap between winding coils and the ramp, and the mandrel is rotated on the central axis discrete, terminals of the winding is performed by twisting the conductors, one of which comes from the v-plate and the other plate is placed on top of the wedge.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для намотки бескаркасных якорей электромашин, содержащем вал с цилиндрической оправкой и механизмом поворота и устройство фиксации диаметрально противоположных вершин витков на концах оправки, согласно изобретению, дополнительно введены клиновые пластины, направляющие, водило и полый вал с закрепленным на нем водилом, установленный перпендикулярно центру диагонали проекции оправки, которая через основной вал связана механизмом дискретной передачи движения с полым валом, сквозь который пропущен наматываемый провод, клиновые пластины установлены неподвижно и касаются поверхности оправки в диаметрально противоположных точках на концах оправки, а направляющие закреплены наклонно к точке касания клиновых пластин с поверхностью оправки. The goal is also achieved by the fact that in the device for winding frameless anchors of electric machines containing a shaft with a cylindrical mandrel and a rotation mechanism and a device for fixing diametrically opposite vertices of the turns at the ends of the mandrel, according to the invention, wedge plates, guides, carrier and hollow shaft with an additional fixed on it a carrier mounted perpendicular to the center of the diagonal of the mandrel projection, which is connected through the main shaft by a discrete motion transmission mechanism to the hollow shaft, squo If the winding wire is missing, the wedge plates are fixed and touch the surface of the mandrel at diametrically opposite points at the ends of the mandrel, and the guides are fixed obliquely to the point of contact of the wedge plates with the surface of the mandrel.

Именно применение заявляемых клиновых пластин, направляющих, водила, полого вала и их взаимное расположение обеспечивают, согласно способу, наматывание провода на малоподвижную оправку с фиксацией вершин витков неподвижными клиновыми пластинами, перемещение витков вдоль клиновых пластин, выполнение отводов от секций намотки без остановки процесса и, тем самым, достижение цели изобретений. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. It is the use of the inventive wedge plates, guides, carrier, hollow shaft and their relative position that ensures, according to the method, winding the wire on a slow moving mandrel with fixing the tops of the turns with fixed wedge plates, moving the turns along the wedge plates, making bends from the winding sections without stopping the process and, thereby achieving the objective of inventions. This allows us to conclude that the claimed invention is interconnected by a single inventive concept.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". Comparison of the claimed technical solutions with the prototype made it possible to establish compliance with their criterion of "novelty."

При изучении других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию изобретения "существенные отличия". When studying other known solutions in the art, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criteria of the invention "significant differences".

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Согласно заявляемому способу были изготовлены бескаркасные якоря электромашин, не содержащие в намотке нитей. Провод, увлекаемый водилом, перегибался на клиновых пластинах, образуя острые углы вершин витков, при дальнейшем вращении водила провод прилегал к оправке и скользил по поверхности оправки, плотно прижимался к намотанному витку за счет наклона плоскости витка и плоскости намотки, далее провод ложился на наклонную направляющую и, проскальзывая по ней, сдвигался в точку касания клиновой пластины с поверхностью оправки. Оптимальный угол наклона направляющей к точке касания обеспечивал перемещение витков вдоль клиновой пластины при минимальном натяжении провода. Провод, намотанный на всю длину клиновых пластин, с одной стороны оправки смазывался клеем и просушивался по мере поворота оправки горячим воздухом, который подавался снизу вверх. При дальнейшем вращении водила намотанная часть витков якоря смещалась на оправку, которая поворачивалась на центральной оси на один шаг при завершении водилом одного оборота. После намотки одной секции якоря во время движения водила над оправкой специальным крючком подхватывался провод, вытягивался крючком в направлении от торца оправки до образования петли и скручивался. После окончания намотки якоря оправку поворачивали на оси до выхода клиновых пластин из обмотки якоря. Далее оправка снималась из намоточного устройства, обкатывалась на плоской поверхности и дополнительно просушивалась. После обкатки полости в намотке, образованные клиновыми пластинами, уменьшались в объеме до образования цилиндрической формы якоря без утолщений на торцах. According to the claimed method were made frameless anchors of electric machines that do not contain in the winding of threads. The wire, carried away by the carrier, was bent on the wedge plates, forming sharp angles of the vertices of the turns, with further rotation of the carrier, the wire was adjacent to the mandrel and slid along the surface of the mandrel, pressed tightly to the wound coil due to the inclination of the coil plane and the winding plane, then the wire laid on an inclined guide and, slipping along it, shifted to the point of contact of the wedge plate with the surface of the mandrel. The optimal angle of inclination of the guide to the touch point ensured the movement of the turns along the wedge plate with minimal wire tension. A wire wound over the entire length of the wedge plates was lubricated with glue on one side of the mandrel and dried as the mandrel was turned with hot air, which was supplied from the bottom up. With further rotation of the carrier, the wound part of the turns of the anchor was shifted to the mandrel, which rotated one step on the central axis when the carrier completed one revolution. After winding one section of the anchor while driving, it drove a wire over the mandrel with a special hook, pulled the hook in the direction from the end of the mandrel to the formation of a loop and twisted. After winding the anchor, the mandrel was turned on the axis until the wedge plates exit the armature winding. Next, the mandrel was removed from the winding device, rolled on a flat surface and additionally dried. After running the cavities in the winding, formed by wedge plates, decreased in volume until the formation of a cylindrical shape of the anchor without thickening at the ends.

На фиг. 1 схематически представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - расположение клиновых пластин относительно оправки; на фиг. 3 - относительное расположение клиновой пластины и направляющей; на фиг. 4 - поперечное сечение места соединения клиновой пластины и направляющей; на фиг. 5 - клиновый зазор между направляющей и намотанным витком. In FIG. 1 schematically shows a device, General view; in FIG. 2 - the location of the wedge plates relative to the mandrel; in FIG. 3 - the relative location of the wedge plate and the guide; in FIG. 4 is a cross section of the junction of the wedge plate and the guide; in FIG. 5 - wedge gap between the guide and the wound turn.

Устройство для намотки бескаркасных якорей, изображенное на фиг. 1, состоит из несущего кронштейна 1 с закрепленными на нем подшипниками 2, в которые установлены основной вал 3, на котором закреплена цилиндрическая оправка 4, и полый вал 5, на котором закреплено водило 6, связанный с основным валом 3 через кулачок 7, рычаг 8 с храповиком, храповое колесо 9 и цилиндрические колеса 10 и 11. Клиновая пластина 12 и направляющая 13 установлены на несущем кронштейне 1 (фиг. 2) и касаются оправки 4 (точка Г на фиг. 2). Клиновая пластина 14 и направляющая 15 установлены на неподвижном кронштейне 16, который снабжен шарнирным рычагом 17 и закреплен через подшипники 18 и 19 на валах 3 и 5. На водиле 6 установлены обводные ролики 20, 21, 22, последний установлен в окно на боковой поверхности полого вала 5. Наматываемый провод 23 проходит через центральное отверстие вала 5, огибает ролики 20, 21, 22 и закрепляется на оправке. The frameless anchor winder shown in FIG. 1, consists of a bearing bracket 1 with bearings 2 mounted on it, into which a main shaft 3 is mounted on which a cylindrical mandrel 4 is fixed, and a hollow shaft 5 on which a carrier 6 is fixed, connected to the main shaft 3 through a cam 7, a lever 8 with ratchet, the ratchet wheel 9 and the cylindrical wheels 10 and 11. The wedge plate 12 and the guide 13 are mounted on the support bracket 1 (Fig. 2) and touch the mandrel 4 (point D in Fig. 2). The wedge plate 14 and the guide 15 are mounted on a fixed bracket 16, which is equipped with an articulated lever 17 and is fixed through bearings 18 and 19 on the shafts 3 and 5. On the carrier 6, bypass rollers 20, 21, 22 are installed, the latter is installed in a window on the side surface of the hollow shaft 5. The wound wire 23 passes through the Central hole of the shaft 5, goes around the rollers 20, 21, 22 and is fixed on the mandrel.

На фиг. 1 указана плоскость намотки В. In FIG. 1 shows the winding plane B.

На фиг. 2 показано расположение клиновых пластин 12 и 14 относительно поверхности оправки 4, а также обозначены плоскость наматываемых витков Б и плоскость намотки В в центре оправки 4 и угол между ними α , а также точки касания Г и Д клиновых пластин 12 и 14 с поверхностью оправки 4. In FIG. 2 shows the location of the wedge plates 12 and 14 relative to the surface of the mandrel 4, and also indicates the plane of the wound turns B and the plane of winding C in the center of the mandrel 4 and the angle between them α, as well as the contact points G and D of the wedge plates 12 and 14 with the surface of the mandrel 4 .

На фиг. 3 показано взаимное расположение клиновой пластины 12 и направляющей 13, а также обозначен угол β наклона направляющей 13 к точке касания Г клиновой пластины 12 с поверхностью оправки 4. In FIG. 3 shows the relative position of the wedge plate 12 and the guide 13, and also indicates the angle β of the inclination of the guide 13 to the point of contact G of the wedge plate 12 with the surface of the mandrel 4.

На фиг. 4 показано поперечное сечение направляющей 13 и клиновой пластины 12 в месте их соединения. In FIG. 4 shows a cross-section of a guide 13 and a wedge plate 12 at their junction.

На фиг. 5 обозначен клиновый зазор φ, образованный направляющей 13 и проводом 23 витка бескаркасной обмотки якоря. In FIG. 5, a wedge gap φ is defined, formed by a guide 13 and a wire 23 of a coil of a frameless winding of the armature.

Храповое колесо 9 (фиг. 1) имеет количество зубьев, равное числу витков в одной секции обмотки якоря, передаточное число цилиндрических зубчатых колес 10 и 11 (фиг. 1) равно количеству секций в одном слое обмотки якоря, а привод устройства может осуществляться подведением крутящего момента к полому валу 5 через шкив, либо зубчатое колесо. Провод 23 для намотки якоря может разматываться с неподвижной бобины, при этом направление разматывания должно быть противоположно направлению закручивания провода водилом 6, при этом деформация провода от его скручивания будет минимальной. Между валом 5 и бобиной устанавливается устройство для натяжения провода. The ratchet wheel 9 (Fig. 1) has a number of teeth equal to the number of turns in one section of the armature winding, the gear ratio of the spur gears 10 and 11 (Fig. 1) is equal to the number of sections in one layer of the armature winding, and the device can be driven by summing the torque moment to the hollow shaft 5 through the pulley or gear. The wire 23 for winding the anchor can be unwound from a fixed bobbin, while the unwinding direction should be opposite to the direction of twisting of the wire with carrier 6, while the deformation of the wire from twisting it will be minimal. Between the shaft 5 and the reel is installed a device for tensioning the wire.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 5 концевой ролик 20 водила 6 описывает окружность, плоскость которой находится на диагонали В оправки. При этом провод 23 обматывается вокруг оправки 4, витки фиксируются на торцах оправки 4 в точках Г и Д (фиг. 2), так как провод 23 смещается направляющими 13 и 15 от плоскости намотки В в плоскость витка Б. Смещение плоскостей на угол α (фиг. 2) приводит к тому, что провод 23 ложится на оправку 4, при близком к горизонтальному положению водила 6, под углом, отличным от угла уже намотанного витка ( фиг. 2, 5), что исключает нахлест витков. При дальнейшем повороте водила 6 провод скользит по цилиндрической поверхности оправки 4 (фиг. 2, 5) и прижимается к намотанному витку. Вершины витков фиксируются в точках Г и Д (фиг. 2) и образуют клиновый зазор φ (фиг. 5) с направляющей 13, в этот зазор φ затягивается наматываемый провод 23 (фиг. 5). Клиновая пластина 12 (фиг. 4, 5) обеспечивает удержание некоторого количества витков и облегчает их перемещение вдоль клиновых пластин 12, так как при перемещении витка вдоль пластины 12 на диаметр провода 23 с витка снимается растягивающее напряжение. Кулачок 7, установленный на валу 5, воздействует на рычаг 8, который перемещает храповое колесо 9 на один зуб при повороте вала 5 на один оборот. The device operates as follows. When the shaft 5 is rotated, the end roller 20 of carrier 6 describes a circle whose plane is on the diagonal B of the mandrel. In this case, the wire 23 is wrapped around the mandrel 4, the turns are fixed on the ends of the mandrel 4 at points G and D (Fig. 2), since the wire 23 is displaced by the guides 13 and 15 from the plane of the winding B to the plane of the turn B. Displacement of the planes by angle α ( Fig. 2) leads to the fact that the wire 23 lies on the mandrel 4, at a close horizontal position of the carrier 6, at an angle different from the angle of the already wound turn (Fig. 2, 5), which eliminates the overlap of the turns. With a further turn of carrier 6, the wire slides along the cylindrical surface of the mandrel 4 (Fig. 2, 5) and is pressed against the wound turn. The vertices of the turns are fixed at points G and D (Fig. 2) and form a wedge gap φ (Fig. 5) with a guide 13, a winding wire 23 is drawn into this gap φ (Fig. 5). The wedge plate 12 (Fig. 4, 5) ensures the retention of a certain number of turns and facilitates their movement along the wedge plates 12, since when moving the coil along the plate 12 to the diameter of the wire 23, tensile stress is removed from the turn. The cam 7 mounted on the shaft 5 acts on the lever 8, which moves the ratchet wheel 9 by one tooth when the shaft 5 is rotated by one revolution.

Когда колесо 9 завершит полный оборот, специальным крючком подхватывают провод и скручивают в петлю. После завершения колесом 11 одного или двух оборотов, т. е. при намотке одно- или двухслойной обмотки, рычаг 17 отводят от оси 3 и снимают оправку 4 с оси 3. В дальнейшем проводят дополнительные операции с намоткой: опрессовывание и просушивание. When the wheel 9 completes the full revolution, they pick up the wire with a special hook and twist it into a loop. After the wheel 11 completes one or two revolutions, i.e., when winding a single or double layer winding, the lever 17 is withdrawn from the axis 3 and the mandrel 4 is removed from the axis 3. In the future, additional operations with winding are carried out: crimping and drying.

Использование предлагаемого способа намотки бескаркасных якорей позволяет, по сравнению с существующими, снизить затраты на изготовление за счет упрощения процесса намотки и упрощения дальнейшей обработки катушки. Using the proposed method of winding frameless anchors allows, in comparison with existing ones, to reduce manufacturing costs by simplifying the winding process and simplifying further processing of the coil.

Claims

1. The method of winding frameless anchors of electric machines, which consists in winding a wire onto a cylindrical mandrel in a diagonal plane with fixing diametrically opposite vertices of the turns, characterized in that the wire is wound on a slow-moving mandrel in a plane rotated relative to the plane of the winding turns, the tops of the turns are fixed with fixed wedge plates , the turns are moved along the wedge plates by a wound wire, which is pulled into the wedge gap between the wound turn and the inclined head howling.

2. A device for winding frameless anchors of electric machines, comprising a cylindrical mandrel mounted on a shaft with a rotation mechanism, and a device for fixing diametrically opposite vertices of the turns at the ends of the mandrel, characterized in that wedge plates, guides, carrier and hollow shaft are additionally introduced into the device, on which a carrier is mounted, installed perpendicular to the center of the diagonal of the mandrel projection, which is connected through the main shaft to the hollow shaft by a discrete motion transmission mechanism, ins are fixed and tangent to the surface of the mandrel to diametrically opposite points at the ends of the mandrel, wherein guides fastened obliquely to the contact point wedge plates from the mandrel surface and the wound wire are passed through the hollow shaft and the carrier.