DE1638248B2

DE1638248B2 - Vorrichtung zur Herstellung der Wicklung von scheibenförmigen Läufern elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE1638248B2
Application number: DE19681638248
Authority: DE
Inventors: Raymond J. Huntington N.Y. Keogh (V.StA.). H02k 23-58
Original assignee: Photocircuits Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1968-03-01
Publication date: 1972-11-02
Also published as: JPS5416001B1; DE1638248A1; SE356180B; NL6803000A; FR1558034A; JPS613178B1; GB1198191A

Description

ist in den Lagern 5 und 6 gehalten. Mit Hilfe einer

30 Nabe 11 und einem Flansch 12 ist eine die Wicklung 14

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur tragende dielektrische Scheibe 17 auf der Motorachse 9 Herstellung der Wicklung von scheibenförmigen Lau- befestigt.

fern elektrischer Maschinen, bei der eine Anzahl von Kommutatorsegmente 16 sind zentral zur Wicklung

Stiften auf konzentrischen Kreisen in einer Halterung 14 angeordnet. Der Flansch 12 verstärkt die Scheibe im angeordnet sind und bei der ein Führungskopf vorge- 35 Bereich der Kommutatorsegmente, sehen ist, der den Wickeldraht unter Spannung um die Der Arbeitsluftspalt, d. h. der Raum zwischen dem

Stifte legt. Weicheisen ring 18 und den Poloberflächen, ist durch

Eine solche Vorrichtung ist in der deutschen Offen- die Wicklungsdicke und den erforderlichen mechanilegungsschrift 1 538 772 vorgeschlagen worden. Mit sehen Spielraum festgelegt. Die Wicklungsdicke wird dieser Vorrichtung lassen sich sowohl Wellenwicklun- 40 im Luftspalt möglichst klein gehalten, denn die gen als auch Schleifenwicklungen herstellen, wobei die Drahtkreuzungsstellen liegen außerhalb des Lufteinzelnen Wicklungsabschnitte eine oder mehrere Spaltes.
Windungen aufweisen können. Die Bürstenhalter 4 für die Bürsten 29 weisen eine

Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Ankern zylindrische Hülle 25 auf, deren Endteil jeweils durch elektrischer Maschinen bekannt (britische Patentschrift 45 eine Öffnung 27 in dem Gehäuseteil 2 geführt ist. 1 046 993), bei dem ein Hohlzylinder fortlaufend mit Die Läuferscheibe 17 wird mittels der in der F i g. 4

Draht bewickelt wird, indem dieser Draht wellenartig schematisch dargestellten Vorrichtung bewickelt, welum zwei Reihen von Stiften geschlungen wird. Zur ehe eine Halterung für in konzentrischen Kreisen anHerstellung einer derartigen zylindrischen Ankerwick- geordnete Stifte aufweist, um die der isolierte Draht lung kann der Draht mehrmals um die gleichen Stifte 50 nach einem vorgegebenen Wicklungsschema geführt geführt werden, so daß Mehrwindungsspulen gebildet wird. Die Stifte des inneren Kreises sind mit la bis werden. 27a und die des äußeren Kreises mit Ib bis 276 be-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- zeichnet. Die Stifte ragen durch Löcher der Scheibe richtung zur Bewicklung von scheibenförmigen Lau- hindurch. Die Scheibe wird vor dem Bewickeln mil fern zu schaffen, die eine Bewicklung der Läufer auf 55 den Kommutatorsegmenten versehen. Jedes Kommuvollaulomatischem Wege ermöglicht. tatorsegment ist mit einem Anschluß A bis /versehen,

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein- um den beim Wickeln eine Anschlußschlaufe geschlun· gangs angegebenen Art erfmdungsgemäß dadurch ge- gen wird.

löst, daß die Halterung für die Stifte mittels eines Die Halterung für die Stifte ist mit einem Motor 5(

Motors drehbar ist, daß ferner der Führungskopf mit- 60 gekoppelt, der die Halterung im Uhrzeigersinn dreht tels eines weiteren Motors in radialer Richtung hin- Mit der Achse dieses Motors ist ein Anzeigegerät 5! und herbewegbar ist und daß ein Steuerorgan vorge- verbunden, das in jedem Augenblick die genaue Posi sehen ist, welches die Relativbewegung zwischen der tion der Halterung für die Stifte angibt. Der isoliert Halterung der Stifte und dem Führungskopf ent- Draht wird mittels eines Führungskopfes 52 geführt sprechend dem gewünschten Leilerverlauf vorgibt. 65 der mechanisch mit einer Spindel 53 verbunden ist, di

Gemäß einer WeiterbilJ-'ng der Erfindung ist das den Führungskopf 52 radial zu der Halterung für di die Bewegung des Führungskopfes und der Halterung Stifte bewegt. Die Bewegung des Führungskopfes 5 für die Stifte koordinierende Steuerorgan mit aus- erfolgt durch einen Motor 54, der eine regelbare Ge

schwindigkeit hat und der mit der Spindel 53 gekoppelt ist.

Die Motoren 50 und 54 werden durch ein Steuerorgan 56 gesteuert. Dieses Steuerorgan arbeitet nach einem vorgegebenen Programm, um die Bewegung der Halterung für die Stifte und des Führungskopfes 52 zu koordinieren und das gewünschte Wicklungsmuster zu erzielen. Während des ganzen Wickelvorganges rotiert die Halterung für die Stifte in einer Richtung; da es bei der dargestellten scheibenförmigen Wellenwicklung nicht erforderlich ist, die Wicklungsrichtung umzukehren, kann mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit gewickelt werden. Während die Halterung für die Stifte rotiert, liefert das Anzeigegerät 51 Signale. Diese werden mit dem vorgegebenen Wickelprogramm verglichen, und der Führungskopf 52 wird entsprechend gesteuert. Die Halterung für die Stifte und Wickelprogramm sind austauschbar, damit die gleiche Vorrichtung für die Herstellung von verschiedenen Läuferwicklungen verwendet werden kann. Nachdem der Wickelvorgang beendet ist, muß der Wicklung eine gewisse mechanische Stabilität verliehen werden, bevor sie auf der Motorachse montiert werden kann. Die Fixierung der Wicklung kann auf verschiedene Weise erreicht werden.

1. Die Wicklung wird auf einer thermoplastischen Scheibe gefertigt und nach dem Wickelvorgang mittels Druck und Hitze in das thermoplastische Material vollständig eingepreßt.

2. Die Wicklung wird zwischen zwei Scheiben aus thermoplastischem Material gebracht und dann im Bereich des Luftspaltes komprimiert.

3. Die Wicklung wird ohne Trägerscheibe in der Form gefertigt und anschließend mit einem dielektrischen Verfestigungsmittel besprüht.

4. Die Wicklung wird ohne Scheibe in der Form hergestellt und anschließend an bestimmten Stellen, wie etwa den Drahtkreuzungen, mit einer Klebemasse behandelt.

Die Fig. 3A bis 3D zeigen die Herstellung einer Scheibenwicklung für eine achtpolige Maschine mit 117 Windungen und 9 Kommutatorsegmenten. Die Wicklung wird auf der Vorrichtung gemäß der F i g. 4 hergestellt, bei der 27 innere und 27 äußere Stifte la bis 27a bzw. Xb bis 21b vorgesehen sind. Die Anschlüsse für die Kommutatorsegmente tragen die Bezugszeichen A bis /.

Bei Beginn des Wickelvorganges wird der isolierte Wickeldraht mit dem Kommutatorsegment am Anschluß/l verbunden, der zu den Stiften 1 α und \b radial ausgerichtet ist. Dann wird der Wickeldraht nacheinander um die Stifte la, 3b, 4b und 5b geführt. Die erste Windung ist vollständig, wenn der Draht innen am Stift 7ö vorbeigeführt wird.

Nun wird die zweite Windung gewickelt, indem der Draht erst am Stift 8a vorbeigeführt und dann außen um die Stifte 1OA bis 12b gelegt und innen am Stift 14a in Anlage gebracht wird. Die Bewicklung wird fortgeführt, indem die dritte und vierte Windung ausgebildet werden. Hierfür wird von dem Stift 15 a ausgegangen, um dann außerhalb von den Stiften 17 b bis 19 b, innen an den Stiften 21 α und 22 a vorbei und dann außen an den Stiften 246 bis 266 vorbei zum

ίο Stift la zu gelangen. Nunmehr ist, wie in der F i g. 3 A gezeigt ist, die erste Wicklungsschleife, die 360° überspannt, fertiggestellt.

Die zweite Wicklungsschleife wird entsprechend der ersten hergestellt, wie in der Fig. 3B dargestellt ist.

Die dritte Wicklungsschleife wird ebenfalls auf die gleiche Weise hergestellt (F i g. 3 C).

Nach der ersten Windung der vierten Schleife wird ein Kommutatoranschluß gebildet, indem der Draht um den Anschluß B gelegt wird, so daß eine aus 13 Windungen bestehende Wicklungsgruppe gebildet ist.

Die Wicklung wird fortgeführt, indem der Draht außen um den Stift 8a, weiter um die Stifte 96 bis 116, dann innerhalb der Stifte 13a und 14a vorbei, weiter außen um die Stifte 160 bis ISb, innen an den Stiften 20a und 21a vorbei, dann wieder außen um die Stifte 23* bis 25b zum Stift 27a geführt wird. Soweit ist die Wicklung in der Fig. 3D dargestellt. Sie besteht jetzt aus vier vollständigen Wicklungsschleifen, wobei die letzten drei Windungen zur zweiten Wicklungsgruppe gehören.

Die theoretisch errechenbaren Werte für Ankerwicklungen gehen von Wicklungsformen aus, die so gewählt sind, daß sie sich genau der Form der Magnetpole des Stators anpassen. Um die automatische Herstellung der Wicklungen zu vereinfachen und die Wickelgeschwindigkeit erhöhen zu können, wird in der Praxis dazu übergegangen, die in den Fig. 3A bis 3D dargestellte Wickelweise zu verwenden, wobei diese einen Wirkungsgrad von etwa 80% des theoretisch errechneten maximalen Wertes erreicht.

Die Zahl der Kommutatorsegmente sollte möglichst ein gerader Bruchteil der Zahl der Ankerwindungen sein. Um tote Windungen bzw. Wicklungsabschnitte zu vermeiden, muß die Zahl der Kommutatorsegmente ungerade sein, wenn die Zahl der Polpaare gerade ist, und umgekehrt. Die Kommutatorverbindungen sollter gleichmäßig verteilt sein, und zwar sollten diese siel· immer nach einer bestimmten Zahl von Ankerwindungen wiederholen.

Die nachfolgende Tabelle gibt die Zahlen der be einer achtpoligen Maschine erforderlichen Windunger für verschiedene Zahlen von Kommutatorsegmenter und verschiedene Zahlen von Windungen zwischer zwei Kommutatoranschlüssen wieder.

Zahl der Kommu	5 Windungen	9 Windungen	Kommutatoranschluß jeweils nach	17 Windungen : 21 Windungen	25 Windungen
tatorsegmente	15	27	13 Windungen	51 '■ 63	75
3	25	45	39	85 ^: 105	125
5	35	63	65	119 147	175
7	45	81	91	.153 , 189	225
9	55	99	117	187 ^! 231	275
11	65	117	143	221 273	325
13	75	135	169	255 315	375
15		195

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß ein Anker mit 13 Kommutatorsegmenten und jeweils 9 Ankerwindungen zwischen zwei Kommutatoranschlüssen insgesamt 117 Ankerwindungen haben würde. Ein Scheibenanker mit 9 Kommutatorsegmenten und 13 Ankerwindungen zwischen zwei Kommutatoranschlüssen würde ebenfalls insgesamt 17 Windungen aufweisen. Ein Anker mit 7 Kommutatorsegmenten und 17 Ankerwindungen zwischen zwei Kommulatoranschlüssen würde insgesamt 119 Windungen haben. Jede der drei Kombinalionsmöglichkeiten könnte bei einem Anker, bei dem die Zahl der Ankerwindungen etwa 116 sein soll, Anwendung finden.

Bei dem in den F i g. 3A bis 3D gezeigten Beispiel wurde die Kombination mit 9 Kommutatorsegmenten und 13 Windungen zwischen zwei Kommutatoranschlüssen gewählt.

Im allgemeinen werden die Vorschubpunkte für die Wicklung mit den Anschlüssen der Kommutatorsegmente zusammengelegt. Dies vereinfacht den Wickelvorgang.

Die Zahl der Stifte muß ein ganzzahliges Vielfaches der Kommutatorsegmente und der Vorschubpunkte betragen. Die Gleichmäßigkeit der Wicklung wachs! mit der Zahl der Stifte, doch gleichzeitig mit letzterei wächst auch die Kompliziertheit des Wickelvorganges und außerdem ist die Zahl der Stifte auch durch räum liehe Verhältnisse begrenzt. Der Abstand der Stift« sollte beim Ausführungsbeispiel nicht mehr als etw; 3 cm betrage.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 V 2 wechselbaren Programmen beaufschlagbar. Dadurch ist es möglich, etwa durch die Spannung oder andere Patentansprüche: elektrische Eigenschaften der Wicklung bedingte, unterschiedliche Wickelbedingungen in einfachster

1. Vorrichtung zur Herstellung der Wicklung 5 Weise, und zwar nur durch Auswechselung des jeweilivon scheibenförmigen Läufern elektrischer Ma- gen Programms für das Steuerorgan, zu berücksichtischinen, bei der eine Anzahl von Stiften auf kon- gen.

zentrischen Kreisen in einer Halterung angeordnet Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fcl-

sind und bei der ein Führungskopf vorgesehen ist, genden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.

der den Wickeldraht unter Spannung um die Stifte io Es zeigt

legt, dadurch gekennzeichnet, daß F i g. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene

die Halterung für die Stifte (la bis 27b) mittels Darstellung eines Motors, dessen scheibenförmiger

eines Motors (50) drehbar ist, daß ferner der Läufer mit der erfindungsgemäßen. Vorrichtung be-Führungskopf (52) mittels eines weiteren Motors wickelt wurde,

(54) in radialer Richtung hin- und herbewegbar 15 F i g. 2 einen Querschnitt durch den Motor gemäß

ist und ein Steuerorgan (56) vorgesehen ist, wei- der F i g. 1 im zusammengebauten Zustand,

ches die Relativbewegung zwischen der Halterung Fig. 3A bis 3D verschiedene Phasen des Be-

der Stifte und dem Führungskopf entsprechend Wicklungsvorganges und

dem gewünschten Leiterverlauf vorgibt. F i g. 4 eine schematische, perspektivische Dar-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 stellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, kennzeichnet, daß das die Bewegung des Führungs- In den F i g. 1 und 2 ist ein achtpoliger Scheibenkopfes (52) und der Halterung für die Stifte (la motor 1 mit einem Läufer 14 dargestellt, dessen Wickbis 276) koordinierende Steuerorgan (56) mit aus- lung 15 aus isoliertem Draht gewickelt ist. Der Motor wechselbaren Programmen beaufschlagbar ist. besteht im wesentlichen aus zwei durch Schrauben 8

2$ verbundenen Gehäuseteilen 2 und 7, an denen ein Magnetring 3, ein Weicheisenring 18, Bürstenhalter 4

und Lager 5 und 6 befestigt sind.

Die Motorachse 9 mit ihrem verstärkten Mittelteil 10