Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von spulenförmig gewickelten Magnetkernen für elektrische Maschinen. Vorliegende Erfindung betrifft die Her stellung von spulenförmig gewickelten Mag netkernen für elektrische Maschinen.
Die ältesten elektrischen Maschinen wur den fast alle mit Ringwicklung hergestellt. Diese Form der Wicklung hat jedoch den ausserordentlich grossen Nachteil, dass nur die Kupferwicklung auf der Aussenseite der Eisenspule für die Strom- bezw. Krafterzeu gung ausgenützt wird. Ferner bietet die Her stellung von aus lamelliertem Blech zu sammengesetzten scheiben- oder ringförmigen Magnetkernen grosse Schwierigkeiten, sofern es wünschenswert ist, die stromführenden Teile in radialen Kanälen der Blechpakete selbst auzubringen.
Es ist bekannt, den Magnetkern aus mit Ausstanzungen versehenem Blechband zu wickeln. Da der gegenseitige Abstand dieser Ausstanzungen infolge des zunehmenden Um fanges des Kernes in dem Masse wie das Band aufgewickelt wird, vergrössert werden muss, hat die Herstellung von Maschinen mit derartigen Kernen mit den üblichen mit la- mellierten Blechpaketen hergestellten Maschi nen nicht in Wettbewerb treten können.
Erfindungsgemäss wird die Herstellung von solchen spulenförmig gewickelten Mag netkernen dadurch erleichtert, dass das Aus stanzen der zum Beispiel für die Wicklung, Lüftungskanäle und Befestigungsorgane not wendigen Aussparungen in dem Blechband in einem Stanzwerk stattfindet, dessen Stanz- schritt in Übereinstimmung mit der Peri pheriegeschwindigkeit in der Schicht der auf- gewickeilten Spule, in welche der betreffende Teil des Bandes eingeht, selbsttätig geregelt wird.
Zur Ausübung dieses Verfahrens dient zweckmässig eine Einrichtung, bei welcher paarweise angeordnete Stanzwerkzeuge in zwangläufiger Verbindung mit einer Auf wickelvorrichtung für das ausgestanzte Band stehen und der Albstand zwischen der Um- drehungswelle der Aufwickelvorrichtung und den Stanzwerkzeugen selbsttätig variiert.
Eine mit Magnetkernen gemäss der Erfin dung zusammengesetzte Maschine des sog. Flachringtypes hat gegenüber den gewöhnlich angewendeten Dynamos eine Reihe von Vor teilen, u. a. folgende : Da die Massel des Läufers von der Welle weiter entfernte liegt hat der Läufer eine ver grösserte Schwungradwirkung, die die Ma schine für die Aufnahme plötzlich einsetzen der Belastungsstösse geeignet macht. Da der Ständer und die Läufer nebeneinander ange ordnet sind, kann der Luftspalt zwischen die sen, nachdem die Maschine zusammengesetzt ist, leicht eingestellt werden. Mit mehreren Teilen, die je als eine selbständige Maschine ausgeführt sind, kann man eine andere Ma schine von doppelter oder vielfacher Leistung herstellen.
Die Wellenbeanspruchung bei einer derartigen Maschine ist geringer als bei einer entsprechenden Maschine anderer Kon struktion, weil die Maschine kürzer ist.
Eine Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung nebst Variante wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher er läutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungs beispiel eines Stanzwerkes mit Aufwickelvor richtung für Läufer- oder Ständermagnet kern; Fig. 2 zeigt in grösserem Massstube schematisch einen Schnitt durch das Getriebe in einem Stanzwerk, das gleichzeitig das Blechband für einen Ständer und zwei Läu fer ausstanzen kann; Fig. 3 zeigt völlig schematisch ohne Rück sicht auf Grössenverhältnisse das ausgestanzte Blechband eines Ständers und zweier Läufer; Fig. 4 ist eine entsprechende Zeichnung für eine Maschine, bei der der Ständer mit Linsenquerschnitt und der Läufer mit ent sprechender Form aufgewickelt ist; Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufriss einer mit einem Stanzwerk vereinigten Auf wickelvorrichtung zur Herstellung des Me tallbandes.
Damit die Ausstanzungen des Bleches, wenn es aufgewickelt ist, genau übereinanderfallen, ist es notwendig, den Ab stand zwischen den Ausstanzungen in ein bestimmtes Verhältnis zu dem Durchmesser der Aufwicklung zu bringen. Dies wird in folgender Weise erreicht: Ein auf einer Spule 54 aufgewickeltes Blechband wird durch ein Stanzwerk 55 über entsprechende Führungsrollen 56 zu einer Aufwickelvorrichtung 57 geführt. Das Stanz- werk und die Aufwickelvorrichtung werden von einer gemeinsamen Welle 58 durch Zahn radgetriebe angetrieben. Die Welle 58 wird durch einen Elektromotor oder in anderer Weise, zum Beispiel mittelst einer Riemen scheibe 59 getrieiben.
Auf der Welle ist ein Exzenter 60 ange ordnet, der mittelst einer Exzenterstange 61 mit einem Stanzwerkzeug 62 in Verbindung steht, das in einer Führung 63 gleiten kann. Bei der Umdrehung der Welle wird diese Stanze in bestimmten Zeitzwischenräumen in dem Metallband 64 Löcher ausstanzen. Die Aufwickelvorrichtung 57 wird von kegelför migen, Zahnrädern 65, 66, zwei nicht gezeig ten kagelförmigen Zahnrädern und einem Zahnrad 69 angetrieben und ist auf einem Zapfen 68, der an einem Arm 77 befestigt ist, gelagert. Der Arm 77 ist am obern Ende an der Welle 67 des Zahnrades 69 schwingbar befestigt.
Eine Feder 70 drückt das untere Ende des Armes gegen eine Exzenterscheibe 71, die sich um eine Achse 72 dreht, auf der ein Schneckenrad 78 sitzt, das ein Eingriff mit einer Schneckenschraube 74 steht; diese sitzt auf einer Welle, die ein kegelförmiges Zahnrad 75 trägt, das mit einem auf der ge nannten Treibwelle 58 sitzenden, kegelförmi gen Zahnrad 76 im Verbindung steht.
Wenn zum Beispiel ein Läufer auf der Wickelvorrichtung 57 gewickelt werden soll, wird die Exzenterschelbe 71 derart einge stellt, dass der Arm 77 gegen den Teil der selben anliegt, der auf der Zeichnung mit einem Kreuz 78 bezeichnet ist, das heisst das untere -Ende des Armes 77 befindet sich in Odem geringsten Abstand von edler Wellte 72.
Dias Ausstanzen findet Jlann in einem be- stimmten Verhältnis zu der Umdrehung der Wickelvorrichtung 57 statt, und je nachdem mehr und mehr Band auf die Spule 79 auf gewickelt ist, steigt die Geschwindigkeit des Bandes und folglich auch der lineare Abstand zwischen den Ausstanzungen im Bande. Zwi schen jede Schicht der Wicklung wird von einer Papierrolle 80 ein Papierstreifen 81 eingeführt, der als Isolation zwischen den Schichten dient.
Wäre keine Korrekturvor richtung vorhanden, so würde bei der Auf wicklung ein kleiner Fehler dadurch ent stehen, dass die Bandgeschwindigkeit am Stanzwerk, wenn eine gegebene Ausstanzung gemacht wird, etwas kleiner als die Banäge- schwindigkeit ist, wenn dieselbe Ausstan zung des Bandes an den Umfang der Spule 79 gelangt. Um diesen Fehler zu berich tigen, ist die Wickelvorrichtung 57 auf dem schwingbaren Arm 77 aufgehängt, dessen Ab stand von dem Stanzwerkzeug 62 mit zu nehmenden Durchmesser der Wicklung ver grössert wird. Dadurch erreicht man, dass die Ausstanzungen genau übereinanderliegen, so dass die fertige Spule mit radialen, zur Auf nahme der Leiter dienenden Kanälen ver sehen ist.
Ein Läufer kann in dieser Weise in ausserordentlich kurzer Zeit und mit ausser gewöhnlich geringen Unkosten hergestellt werden.
Es ist einleuchtend, dass in dem Augen blick, wo das Stanzen stattfindet, das Metallband still liegen muss, oder wenn es sich bewegt, muss das Stanzwerkzeug im stande sein, eine entsprechende Bewegung vorzunehmen. Das erstgenannte Verfahren scheint das einfachste zu sein, und um dies in einfacher Weise zu ermöglichen, ist es nur notwendig, dass die Kontaktplatte 77a des Armes 77, gegen welche die Exzenterscheibe 71 anliegt, federnd gemacht wird. In der Zeichnung ist dies mit punktierten Linien an gedeutet, indem die Kontaktplatte 77a mit- telst zwei Federn 77b feidernd gehalten wird.
Jedesmal wenn, ein Stanzschlag ausgeführt und das Band somit stillgehalten wird, wird der Arm 77 in der Richtung gegen die Stanz maschine gezogen und somit erlaubt, dass das Band in der Stanzmaschine stilliegt, trotzdem es kontinuierlich auf die Spule gewickelt wird.
Zur Herstellung von Metallband 18 und 20 (Fig. 4) für Ständer mit linsenförmigem Querschnitt nebst den entsprechenden Läu fern, kann das Stanzwerk zum Beispiel in Verbindüng mit selbsttätiger Aufschneidung eines Bandes angeordnet werden, dessen Breite der gesamten Breite der Läufer und Ständer entspricht. Zweckmässig wird es deshalb sein, einen vollständigen Satz gleichzeitig zu wickeln. Das Band, dessen Breite der gesam ten Breite von zwei Läufern und einem Stän der entspricht, kann, wie in Verbindung mit Fig. 1 besichriefben, auf einer Spule 54 auf gewickelt sein, und in entsprechender Weise durch ein Stanzwerk geführt und auf eine Wickelvorrichtung 57 aufgewickelt werden. Vor dem Stanzen teilen Messer 117 das Band für Läufer und Ständer auf.
Damit hierbei die Breite des Ständerlbleches und der Läufer bleche entsprechend ab- und zunimmt, wer den die Messer 117 (Fig. 1) zwangläufig ge führt. Die Messer stehen mittelst Zahnrad- oder Schraubenwechselgetrieibe mit einer Treibwelle in Verbindung. Das Band wird darauf durch ein Stanzwerk geführt, zum Beispiel wie schematisch in Fig. 2 gezeigt. Dieses besteht aus zwei Stanzrahmen 82, 83, die in Führungen auf einem gemeinsamen Unterteil 84 gleitbar angeordnet sind. Diese Rahmen sind durch Mitnehmer mit einer rechts- und linksgängigen Schraube 85 ver bunden, die mit einem Schneckenrade 86 und einer auf einer Treibwelle 88 sitzenden Schneckenschraube 87 in Verbindung steht.
Der Antrieb kann durch ein Kegelrad 89 geschehen, das entweder mit einem Kegelrad 90 oder einem andern Kegelrad 91, die auf der Welle 188 verschiebbar sind, in Eingriff stehen kann. Beim Ausstan zen der Bänder steht das Kegelrad 89 bei spielsweise zuerst mit dem Zahnrad 90 in Eingriff, so dass die Stanzrahmen 82 und 83 voneinander entfernt wenden.
Wenn die Wicklung hulib ausgeführt ist, wird . das Kegelraid 90,aus- und (das Zahnrad 91 ein ge- schaltet, unter Mitwirkung eines belasteten Schaltarmes 118, der bei 119 schwingbar be festigt ist, und welcher in seiner einen Stel lung gegen einen Zapfen 120 auf der Muffe zwischen den Kegelrädern 91-90 und in seiner andern Stellung gegen einen Zapfen 121 auf derselben Muffe anliegt.
Wenn sich die Welle 88 dreht wird eine mit Gewinde versehene, auf dieser Welle angeordnete Muffe 122 nach oben bew. nach unten ge führt werden und mit den nach unten gehen den Verläugerungen 123-124 des Schalt armes 118 in Eingriff kommen und bewirken, dass dieser um den Punkt 119 schwingt und die Kegelräder 90-91 von der einen nach der andern Seite wechselt, so dass die rechts- und linksgängige Sehraube 85 in entgegenge setzter Richtung gedreht wird. Die Stanz- rahmen 82 und 83 werden dann in entgegen gesetzter Richtung geführt und das Ständer band nimmt an Weite ab. Jedes einzelne Stanzwerk hat Stanzwerkzeuge 92 und 93, die mit Unterlagen 94 und 95 zusammen passen.
Die Teile 92 und 94 dienen zum Aus stanzen der Aussparungen im Läuferband, die Teile 93 und 95 zum Ausstanzen derjeni gen des Ständers. Die Stanzwerkzeuge 92 sind mittelst Exzenterstangen 96, 97 mit Ex zentern 98, 99 verbunden, die auf Wellen 100 und 101 befestigt sind. Die Wellen 100 und 101 sind mittelst passender, auswechselbarer Zahnräder 102, 109 mit der Welle 104 ver bunden. Die Stanzwerkzeuge 93 sind mittelst Exzenterstangen 105, 106 mit den Exzentern 107, 108 verbunden, die auf der Welle 104 befestigt sind. Die Welle 104 hat Zahnräder 109, 110, wovon die letzteren mit Zihntrom- meln 111, 112 in Eingriff stehen, welche auf der Welle 188 befestigt sind und mittelst Kegelrädler 113, 114 und Zahnräder 115 und 116 mit der Treibwelle 58 in Verbindung stehen.
Die verschiedenen Zahnradsätze kön nen selbstverständlich nach Wunsch ausge wechselt werden, derart, dass die Ausstanzun gen des Ständerbandes mit den Ausstanzungen des Läuferbandes absolut nicht im Takt vor genommen zu werden brauchen. Bei dieser Maschine wird also beim Aufwickeln des Ständers und der Läufer gleichzeitig das Band aufgeschnitten und das Stanzwerk in Gang gesetzt. Die ganze Herstellung des Magnetkernes des Motors wird somit selbst tätig gemacht. Da der Ständer und die Läufer aus demselben Band ausgeschnitten sind, ent spricht ihre Form einander genau, so dass der Luftspalt zwischen dem Ständer und den Läufern beliebig genau eingestellt werden kann.
Ein Stanzwerk, wie oben beschrieben, kann, auch zur Herstellung von zwei Läufern und einem Ständer mit rechtwinklig zur Läuferachse verlaufenden Stirnseiten benutzt werden. In diesem Fall wird die Vorrichtung für den Vorschub der Stanzrahmen 82, 83 und die Messer 117 ausgeschaltet.
Method and device for the production of coil-shaped wound magnetic cores for electrical machines. The present invention relates to the manufacture of coil-shaped wound magnetic cores for electrical machines.
The oldest electrical machines were almost all made with ring winding. However, this form of winding has the extremely large disadvantage that only the copper winding on the outside of the iron coil for the current or. Kraftzeu supply is used. Furthermore, the manufacture of laminated sheet metal to put together disc-shaped or ring-shaped magnetic cores offers great difficulties, if it is desirable to bring the current-carrying parts in radial channels of the laminated core itself.
It is known to wind the magnetic core from sheet metal strip provided with cutouts. Since the mutual distance between these punchings has to be increased due to the increasing circumference of the core as the tape is wound up, the manufacture of machines with such cores has not been able to compete with the usual machines manufactured with laminated laminated cores .
According to the invention, the production of such coil-shaped wound magnetic cores is facilitated by the fact that the punching out of the recesses in the sheet metal strip, which are necessary for the winding, ventilation ducts and fastening elements, for example, takes place in a punching plant, the punching step of which corresponds to the peripheral speed in the Layer of the wound-up reel, into which the relevant part of the tape enters, is automatically regulated.
To carry out this method, a device is expediently used in which punching tools arranged in pairs are in positive connection with a winding device for the punched tape and the distance between the rotating shaft of the winding device and the punching tools varies automatically.
A machine of the so-called flat ring type composed of magnetic cores according to the inven tion has a number of advantages over the commonly used dynamos, u. a. The following: Since the rotor's ingot is further away from the shaft, the rotor has a greater flywheel effect, which makes the machine suitable for absorbing sudden impacts. Since the stator and the runners are arranged side by side, the air gap between them can be easily adjusted after the machine is assembled. With several parts, each designed as an independent machine, you can produce another machine with double or multiple performance.
The shaft stress in such a machine is lower than in a corresponding machine of a different construction because the machine is shorter.
An embodiment of the method according to the invention together with a variant is explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 shows schematically an embodiment example of a punching plant with Aufwickelvor direction for rotor or stator magnet core; Fig. 2 shows on a larger scale schematically a section through the transmission in a punching plant, which can simultaneously punch out the sheet metal strip for a stand and two Läu fer; Fig. 3 shows completely schematically without consideration of the size relationships, the punched sheet metal strip of a stator and two runners; Fig. 4 is a corresponding drawing for a machine in which the stand with lens cross-section and the rotor with ent speaking form is wound; Fig. 1 shows a schematic elevation of a combined with a punching device on winding device for the production of the Me tallbandes.
So that the punchings of the sheet, when it is wound, exactly one above the other, it is necessary to bring the stand between the punchings in a certain ratio to the diameter of the winding. This is achieved in the following way: A sheet metal strip wound on a reel 54 is guided by a punching mechanism 55 via corresponding guide rollers 56 to a winding device 57. The punching mechanism and the take-up device are driven by a common shaft 58 through gear drives. The shaft 58 is driven by an electric motor or in some other way, for example by means of a pulley 59.
An eccentric 60 is arranged on the shaft, which is connected by means of an eccentric rod 61 to a punching tool 62 which can slide in a guide 63. As the shaft rotates, this punch will punch out 64 holes in the metal strip at certain intervals. The winder 57 is driven by kegelför shaped, gears 65, 66, two not geomon th conical gears and a gear 69 and is mounted on a pin 68 which is attached to an arm 77. The upper end of the arm 77 is attached to the shaft 67 of the gear 69 so that it can swing.
A spring 70 presses the lower end of the arm against an eccentric disc 71, which rotates about an axis 72 on which a worm wheel 78 sits, which is in engagement with a worm screw 74; this sits on a shaft that carries a conical gear 75, which is seated on the ge called drive shaft 58, kegelförmi conditions gear 76 in connection.
If, for example, a runner is to be wound on the winding device 57, the eccentric disk 71 is set in such a way that the arm 77 rests against the part of the same which is indicated in the drawing with a cross 78, i.e. the lower end of the Arm 77 is at the slightest distance from Edel Wellte 72.
The punching takes place in a certain ratio to the rotation of the winding device 57, and as more and more tape is wound onto the reel 79, the speed of the tape and consequently also the linear distance between the punchings in the tape increases. Between each layer of the winding, a paper strip 81 is inserted from a paper roll 80, which serves as insulation between the layers.
If there were no correction device available, a small error would arise in the winding process because the belt speed at the punching unit, when a given cut is made, is slightly lower than the banding speed when the same cut of the belt to the circumference the coil 79 arrives. In order to correct this error, the winding device 57 is suspended on the swingable arm 77, from which the punching tool 62 is enlarged with the diameter of the winding to be taken. This achieves that the punchings are exactly on top of each other, so that the finished coil is seen ver with radial channels used to receive the conductors.
A runner can be produced in this way in an extremely short time and at exceptionally low costs.
It is evident that at the moment when the punching takes place the metal strip must lie still, or when it is moving, the punching tool must be able to make a corresponding movement. The former method seems to be the simplest, and in order to make this possible in a simple manner, it is only necessary that the contact plate 77a of the arm 77, against which the eccentric disk 71 rests, is made resilient. In the drawing, this is indicated with dotted lines in that the contact plate 77a is held in a resilient manner by means of two springs 77b.
Whenever a punch is performed and the tape is held still, the arm 77 is pulled in the direction towards the punching machine, thus allowing the tape to stand still in the punching machine despite being continuously wound onto the spool.
For the production of metal strip 18 and 20 (Fig. 4) for stands with a lens-shaped cross-section along with the corresponding Läu remote, the punching mechanism can be arranged, for example, in connection with automatic cutting of a band, the width of which corresponds to the entire width of the runner and stand. It will therefore be useful to wrap a complete set at the same time. The band, the width of which corresponds to the total width of two runners and a stand, can, as besichriefben in connection with FIG. 1, be wound on a spool 54, and guided in a corresponding manner through a punching mechanism and onto a winding device 57 be wound up. Before punching, knives 117 split the band for the runner and stand.
So that here the width of the stator plate and the runner plates accordingly decreases and increases whoever leads the knife 117 (Fig. 1) inevitably ge. The knives are connected to a drive shaft by means of gear or screw change gears. The tape is then guided through a punching mechanism, for example as shown schematically in FIG. This consists of two punched frames 82, 83, which are slidably arranged in guides on a common lower part 84. These frames are connected by drivers with a right-handed and left-handed screw 85, which is connected to a worm wheel 86 and a worm screw 87 seated on a drive shaft 88.
The drive can take place through a bevel gear 89, which can be in engagement either with a bevel gear 90 or another bevel gear 91, which can be displaced on the shaft 188. When the straps are removed, the bevel gear 89 is first in engagement with the gear 90, for example, so that the punching frames 82 and 83 turn away from one another.
When the winding is done hulib will. the cone bracket 90, off and (the gear 91 switched on, with the assistance of a loaded switching arm 118, which is swingably fastened at 119, and which in its one position against a pin 120 on the sleeve between the bevel gears 91- 90 and in its other position rests against a pin 121 on the same sleeve.
When the shaft 88 rotates, a threaded sleeve 122 arranged on this shaft will move upward. Downward ge will lead and with the downward extenders 123-124 of the switching arm 118 come into engagement and cause this oscillates around point 119 and the bevel gears 90-91 changes from one side to the other, so that the right-hand and left-hand vision hood 85 is rotated in the opposite direction. The punched frames 82 and 83 are then guided in the opposite direction and the stand tape decreases in width. Each individual punching unit has punching tools 92 and 93 which mate with pads 94 and 95.
The parts 92 and 94 are used to punch out the recesses in the runner strip, the parts 93 and 95 for punching out derjeni conditions of the stator. The punching tools 92 are connected by means of eccentric rods 96, 97 with eccentric centers 98, 99 which are attached to shafts 100 and 101. The shafts 100 and 101 are connected to the shaft 104 by means of matching, interchangeable gears 102, 109. The punching tools 93 are connected to the eccentrics 107, 108 by means of eccentric rods 105, 106, which are attached to the shaft 104. The shaft 104 has gears 109, 110, of which the latter are in engagement with pinion drums 111, 112 which are fastened on the shaft 188 and are connected to the drive shaft 58 by means of bevel gears 113, 114 and gears 115 and 116.
The various gear sets can of course be exchanged as desired, so that the punching out of the stator band with the punching out of the rotor band absolutely does not need to be done in time. In this machine, when the stator and rotor are wound up, the tape is cut open and the punching mechanism is started. The entire production of the magnetic core of the motor is therefore done in-house. Since the stator and the runners are cut out of the same strip, their shape corresponds exactly to each other, so that the air gap between the stator and the runners can be set as precisely as required.
A punching machine, as described above, can also be used to produce two rotors and a stand with end faces running at right angles to the rotor axis. In this case, the device for advancing the punching frames 82, 83 and the knives 117 is switched off.