DE102012212385A1 - Device for winding sheet metal package with magnet coil for electromotor for electric power tool e.g. angle grinder, has movable wire guide plate that is provided over groove edge in which wound groove is inserted - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bewicklung eines Blechpakets mit einer Magnetspule für einen Elektromotor, bei der ein leitfähiger, isolierter Spulendraht in eine oder mehrere mit Isolierpapier ausgelegten Nuten, insbesondere Nuten eines Ankerblechpaketes einwickelbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung zur Fixierung des zu bewickelnden Blechpakets während des Wickelvorgangs und einen Wickelarm zur Drahtführung während des Einwickelvorgangs. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektromotor und eine Elektrowerkzeugmaschine, in der ein Elektromotor eingesetzt wird, bei dem ein Blechpaket mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bewickelt wurde.The invention relates to a device and a method for winding a laminated core with a magnet coil for an electric motor, in which a conductive, insulated coil wire in one or more designed with insulating paper grooves, in particular grooves of an anchor sheet package is wound. The device comprises a holding device for fixing the laminated core to be wound during the winding process and a winding arm for wire guidance during the wrapping process. Furthermore, the invention relates to an electric motor and a power tool, in which an electric motor is used, in which a laminated core has been wound by means of a device according to the invention.
Aus dem Stand der Technik sind Elektromotoren bekannt, die sich aus einem stehenden Stator und einem drehenden Rotor zusammensetzen, und die insbesondere in Elektrowerkzeugmaschinen wie Winkelschleifer, Bohrmaschinen oder Bohrhammer eingesetzt werden, und hierzu als Reihen-, Neben- oder Doppelschluss-Motoren ausgelegt sind, deren Rotoren auch Läufer oder Anker genannt werden. Läufer und Statoren bestehen aus Eisenblechpaketen, die zumeist aus einzelnen Blechen bestehen, die geteilt sind, und die zur Unterdrückung von Wirbelströmen elektrisch isoliert zueinander wieder zusammengefügt werden können. Hierzu ist das Blechpaket, das die Magnetfeldlinien lenkt und als Träger der Stator- oder Rotorspulen dient, zwei- oder mehrteilig aufgebaut. Somit kann jedes Blechpaketteil eines Stators mit einer Magnetspule bewickelt werden, und beim Zusammenfügen der einzelnen Blechpakete wird ein halbzylinderförmiger Stator gebildet, in dessen Innendurchmesser auf sogenannten Polhörnern Magnetspulen aufgewickelt sind. Ein zu bewickelnder Anker besteht in der Regel aus einem rotationssymmetrischen Eisenpaket, das Spulennuten umfasst, wobei am Umfang Ankerzähne oder Ankerrippen ausgebildet sind, um die der Spulendraht zu einer Spule gewickelt wird, um einen Elektromagneten pro Zahn auszubilden. Das Ankerblechpaket wird in der Regel von zwei Wickelbacken gehalten, wobei der Spulendraht während des Wickelvorgangs in die Nut zwischen den Ankerzähnen geführt wird. Der fertig bewickelte Anker bildet den Läufer des Elektromotors. Electric motors are known from the prior art, which are composed of a stationary stator and a rotating rotor, and which are used in particular in power tools such as angle grinders, drills or hammer drill, and are designed for this purpose as series, secondary or double-ended motors, whose rotors are also called runners or anchors. Runners and stators consist of iron sheet packages, which usually consist of individual sheets, which are divided, and which can be rejoined to each other for the suppression of eddy currents electrically isolated. For this purpose, the laminated core, which directs the magnetic field lines and serves as a carrier of the stator or rotor coils, constructed in two or more parts. Thus, each laminated core part of a stator can be wound with a magnetic coil, and when assembling the individual laminated cores, a semi-cylindrical stator is formed, in the inner diameter of which magnet coils are wound on so-called pole horns. An armature to be wound usually consists of a rotationally symmetric iron package comprising coil grooves, wherein on the circumference anchor teeth or anchor ribs are formed, around which the coil wire is wound into a coil to form one electromagnet per tooth. The laminated core is usually held by two winding jaws, wherein the coil wire is guided during the winding process in the groove between the anchor teeth. The finished wound anchor forms the rotor of the electric motor.
Zum Aufbringen der Magnetspulen auf das Blechpaket des Läufers oder Stators wird üblicherweise ein Nadelwickelverfahren oder ein Flyerwickelverfahren eingesetzt. Beim Nadelwickelverfahren wird ein Läufer- oder Statorblechpaket mit Hilfe einer oder zweier Wickelnadeln bewickelt. Beim Flyerwickelverfahren wird mit Hilfe eines Flyers zunächst eine Spule auf eine entsprechend ausgelegte Wickelform gewickelt, wobei entweder der Flyerarm um das (feststehende) Blechpaket rotiert, oder das Blechpaket gegenüber einem feststehenden Flyerarm rotiert. Nach dem Wickeln wird die Spule mechanisch geformt und mit Hilfe eines Werkzeugs in die vorgesehenen Nutschlitze des Blechpaketes eingeführt. Nach dem Wickelvorgang werden die Drahtenden mit Schrumpfschläuchen versehen und mit Crimpkontakten konfektioniert. For applying the magnetic coils on the laminated core of the rotor or stator usually a needle winding method or a Flyerwickelverfahren is used. In the case of the needle winding method, a rotor or stator core is wound with the aid of one or two winding needles. When Flyerwickelverfahren a coil is initially wound with a flyer on a suitably designed winding form, either the Flyerarm rotates around the (stationary) laminated core, or rotates the laminated core against a fixed Flyerarm. After winding, the coil is mechanically shaped and introduced by means of a tool in the intended slot slots of the laminated core. After the winding process, the wire ends are provided with shrink tubing and assembled with crimp contacts.
Für eine Massenfertigung ist es außerdem bekannt, die Magnetspule zunächst zu konfektionieren, und als Ganzes über die Zähne bzw. Rippen des Ankerblechpaketes zu setzen. Hierzu wird der isolierte Spulendraht zunächst auf eine „Magnetspulen-Halteeinrichtung“ gewickelt, der Spule ein definiertes Maß vorgegeben, und anschließend auf die Ankerzähne des Läufers eingesetzt bzw. eingehebelt.For mass production, it is also known to first assemble the magnetic coil, and to put as a whole on the teeth or ribs of the laminated core. For this purpose, the insulated coil wire is first wound on a "magnetic coil holding device", the coil given a defined amount, and then inserted or levered onto the armature teeth of the rotor.
Bei der Bewicklung von Ankern mit einer Isolation der Nuten mittels Isolierpapier, beispielsweise mit einer Kastenisolation, besteht die Gefahr, dass der Spulendraht zwischen Isolierpapier und die Nutflanke gerät, und somit die Anforderung an die Isolation der Magnetspule gegenüber dem Blechpaket nicht erfüllt wird. Derartige Hinterwickler lassen sich durch eine elektrische Prüfung nicht oder nur schwer erkennen. Daher ist es wünschenswert, derartige Hinterwickler zu vermeiden und eine verbesserte Erkennbarkeit solcher Hinterwickler zu erreichen. In the winding of anchors with an isolation of the grooves by means of insulating paper, for example, with a box insulation, there is a risk that the coil wire between insulating paper and the groove edge device, and thus the requirement for the isolation of the magnetic coil against the laminated core is not met. Such Hinterwickler can be difficult or impossible to detect by an electrical test. Therefore, it is desirable to avoid such back winders and to achieve improved recognizability of such back winders.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bewicklung eines Blechpakets mit einer Magnetspule für einen Elektromotor, bei der ein leitfähiger, isolierter Spulendraht in eine oder mehrere mit Isolierpapier ausgelegte Nuten, insbesondere Nuten eines Ankerblechpaketes einwickelbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung zur Fixierung des zu bewickelnden Blechpakets während des Wickelvorgangs und einen Wickelarm zur Drahtführung während des Einwickelvorgangs.The invention relates to a device for winding a laminated core with a magnet coil for an electric motor, in which a conductive, insulated coil wire in one or more designed with insulating paper grooves, in particular grooves of an anchor sheet package is wound. The device comprises a holding device for fixing the laminated core to be wound during the winding process and a winding arm for wire guidance during the wrapping process.
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zumindest eine verfahrbare Drahtführungsplatte umfasst, die über eine Nutkante derart in die zu bewickelnde Nut einführbar ist, so dass Nutkante und die der Nutkante zugeordnete Abschlusskante des Isolierpapiers während des Wickelvorgangs von der Drahtführung durch den Wickelarm von der Drahtführungsplatte überdeckt ist.It is proposed that the device comprises at least one moveable wire guide plate which can be inserted into the groove to be wound via a groove edge, so that the groove edge and the terminal edge of the insulating paper assigned to the groove edge during the winding process are covered by the wire guide through the winding arm of the wire guide plate is.
Mittels der Vorrichtung wird die Magnetspule unmittelbar und mit optimaler Formgebung in einem Blechpaket eines Stators oder Läufers gewickelt, der eine Kastenisolation und keine Rundisolation trägt, so dass nachträgliche mechanische Veränderungen und/oder Beschädigungen von Isolierpapier und Magnetspule beim Einbau der Magnetspule vermieden und die Qualität der Magnetspule sowie des Elektromotors optimiert werden können. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung zum direkten Bewickeln von Ankern, d.h. einem Blechpaket eines Läufers, bei denen die einzelne Drähte um die Zähne des Ankers – isoliert durch Isolierpapier – gewickelt werden. Mit der Bewicklungsvorrichtung kann ein direktes Bewickeln des Blechpakets durchgeführt werden, wobei das Blechpaket in die Halteeinrichtung, die im Falle eines Läufers entweder radial oder alternativ axial den Anker einspannt, eingelegt wird. Im Falle eines Statorblechpakets kann die Halteeinrichtung mittels einer Gegenhalteeinrichtung das Blechpaket einspannen. Dabei kann das Blechpakets verfahr- oder verschwenkbar sein, so dass ein Spulendraht in die Wicklungsnut, die durch die Zähne des Ankers oder durch das Polhorn definiert wird, eingewickelt werden, so dass ein unmittelbares Bewickeln des Spulendrahtes in die Wicklungsnut des Blechpakets zur Ausbildung einer Magnetspule durchführbar ist. By means of the device, the magnetic coil is wound directly and with optimum shape in a laminated core of a stator or rotor, which carries a box insulation and no round insulation, so that subsequent mechanical changes and / or damage of insulating paper and Magnet coil can be avoided during installation of the solenoid and the quality of the solenoid and the electric motor can be optimized. In particular, the device is suitable for direct winding anchors, ie a laminated core of a rotor, in which the individual wires to the teeth of the armature - isolated by insulating paper - are wound. With the Bewicklungsvorrichtung a direct winding of the laminated core can be carried out, wherein the laminated core in the holding device, which in the case of a rotor either radially or alternatively axially clamped the armature, is inserted. In the case of a laminated stator core, the holding device can clamp the laminated core by means of a counter-holding device. In this case, the laminated core can be moved or pivoted, so that a coil wire in the winding groove, which is defined by the teeth of the armature or by the pole core, wrapped so that a direct winding of the coil wire in the winding groove of the laminated core to form a magnetic coil is feasible.
Vor dem Bewickeln der Wicklungsnut wird Isolierpapier, das zur elektrischen Isolation zwischen Blechpaket und Spulendraht in der Nut dient, in die Nut des zu bewickelnden Blechpakets eingelegt, wonach die Vorrichtung durch Verfahren des Wicklungsarm und/oder Verfahren bzw. Verschwenken des Blechpakets mittels der Halteeinrichtung eine Bewicklung durchführt. Before winding the winding groove insulating paper, which serves for electrical insulation between laminated core and coil wire in the groove, inserted into the groove of the laminated core to be wound, after which the device by moving the winding arm and / or method or pivoting of the laminated core by means of the holding device Wrapping performs.
Zur Fixierung des Isolierpapiers, mit dem die Magnetspule gegenüber dem Statorblechpaket isoliert werden soll, und zum Abdecken der Nutkante ist während des Bewicklungsvorgangs erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine verfahrbare Drahtführungsplatte über die Nutkante und die Abschlusskante des Isolierpapiers in die Wicklungsnut eintaucht, so dass der Wicklungsdraht während des Wickelns entlang der Drahtführungsplatte in die Nut geführt wird, wobei zum einen eine Beschädigung des Spulendrahts an der Nutkante und ein Hinterwickeln des Isolierpapiers verhindert wird. Bei Bewickeln einer Nut, die zwei gegenüberliegende Nutkanten aufweist, wie dies bei einem Ankerpaket der Fall ist, ist es zweckmäßig, jeweils eine entsprechend geformte, insbesondere konvexe Drahtführungsplatte pro Nutkante vorzusehen, so dass jede Nutöffnung von zwei Drahtführungsplatten begrenzt wird, die im Querschnitt trichterförmig eine Führung des einzuwickelnden Drahtes bereitstellt, wobei die Drahtführungsplatten derart über die Nutkanten in die zu bewickelnde Nut einführbar sind, so dass Nutkanten und die beiden den Nutkanten zugeordnete Abschlusskanten des Isolierpapiers während des Wickelvorgangs von der Drahtführung durch den Wickelarm von der Drahtführungsplatten überdeckt sind. For fixing the insulating paper, with which the magnetic coil is to be isolated from the stator lamination, and covering the groove edge is provided according to the invention during the Bewicklungsvorgangs that at least one movable wire guide plate on the groove edge and the end edge of the insulating paper dips into the winding groove, so that the winding wire during winding along the wire guide plate is guided in the groove, on the one hand, damage to the coil wire at the groove edge and a rear winding of the insulating paper is prevented. When winding a groove, which has two opposite groove edges, as is the case with an anchor packet, it is expedient to provide a correspondingly shaped, in particular convex wire guide plate per groove edge, so that each groove opening is bounded by two wire guide plates, the funnel-shaped in cross-section provides a guide of the wire to be wrapped, wherein the wire guide plates are inserted over the groove edges in the groove to be wound so that groove edges and the two edges of the groove edges associated with the insulating paper are covered during the winding process of the wire guide through the winding arm of the wire guide plates.
Mittels einer so genannten Flyerwickeltechnik oder einer vergleichbaren Wickeltechnik kann nach eingebrachten Drahtführungsplatten in die Wicklungsnut ein Draht zur Ausbildung einer Magnetspule in die Wicklungsnut eingewickelt werden. Durch das direkte Bewickeln entfällt das Herausnehmen, Einhebeln und Ausformen der Magnetspule, wobei die Eigenstabilität der Magnetspule erhöht und die Fertigungstaktzeit verkürzt werden kann. Durch das Abdecken von Nutkanten und Abschlusskanten des Isolierpapiers können Beschädigungen des Isolierpapiers oder der Spulendrahtisolierung vermieden werden. Somit können optimal geformte Magnetspulen erreicht und bei gleicher Baugröße magnetisch optimierte Statoren und Rotoren von elektrisch effizienteren Elektrowerkzeugmaschinen bereitgestellt werden.By means of a so-called flyer winding technology or a comparable winding technique, a wire can be wound into the winding groove after the wire guide plates have been inserted into the winding groove to form a magnet coil. The direct winding eliminates the removal, levering and shaping of the magnetic coil, the inherent stability of the solenoid can be increased and the production cycle time can be shortened. By covering the groove edges and the terminal edges of the insulating paper, damage to the insulating paper or the coil wire insulation can be avoided. Thus, optimally shaped magnetic coils can be achieved and, given the same size, magnetically optimized stators and rotors of electrically efficient power tool machines can be provided.
Mit der beschriebenen Vorrichtung wird weitgehend vermieden, dass es zu Beschädigungen des Isolierpapiers oder des Spulendrahtes an scharfen Nutkanten kommen kann, wobei ein Hinterwickeln des Isolierpapiers effektiv verhindert wird. Eine Verletzung der Isolationsschicht des Spulendrahts durch scharfe Kanten des Blechpakets, eine Beschädigung des Isolierpapiers oder ein Hinterwickeln kann zu einem Ausfall oder einem Kurzschluss des Elektromotors führen. Durch die Wicklungsvorrichtung wird die Qualität und Lebensdauer des Elektromotors optimiert. With the described device is largely avoided that it may cause damage to the insulating paper or the coil wire at sharp groove edges, with a rear winding of the insulating paper is effectively prevented. A violation of the insulation layer of the coil wire by sharp edges of the laminated core, damage to the insulating paper or a rear winding can lead to a failure or short circuit of the electric motor. The winding device optimizes the quality and service life of the electric motor.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Drahtführungsplatte eine in Richtung Nutgrund gekrümmte Endkante aufweisen, wobei die Endkante bevorzugt abgerundet ist. Die Krümmung der Endkante der Drahtführungsplatte ist derart gewählt, dass diese während des Wicklungsvorgangs den Spulendraht in die Wicklungsnut hineinführt, so dass die Endkante in Richtung Nutgrund konvex ausgeformt ist. Die Endkante ist bevorzugt abgerundet, um eine Verletzung des Isolierlacks des Spulendrahtes zu unterbinden. According to an advantageous embodiment of the invention, the wire guide plate may have a groove bottom in the direction of curved end edge, wherein the end edge is preferably rounded. The curvature of the end edge of the wire guide plate is chosen such that during the winding process, this leads the coil wire into the winding groove, so that the end edge is convexly formed in the direction of the groove base. The end edge is preferably rounded to prevent injury to the insulating varnish of the coil wire.
Vorteilhafterweise kann die Wickelvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass die der Nutflanke zugewandte Seitenfläche der Drahtführungsplatte an ihrer Endkante eine Isolierpapier-Klemmeinrichtung, insbesondere einen Klemmschlitz oder eine Klemmkante umfasst. Somit kann das Isolierpapier nach Einlegen in das Blechpaket durch die Drahtführungsplatten während des Einwickelvorgangs geklemmt werden, wobei z.B. in der dem Bewicklungsschlitz abgewandten Seiten der Drahtführungsplatte Klemmelemente wie ein Klemmschlitz oder eine Klemmkante vorgesehen sind. Es ist denkbar, dass durch Zufahren des Klemmelements bzw. Einklemmen des Isolierpapiers zwischen Drahtführungsplatte und Nutflanke ein sicheres Positionieren des Isolierpapiers erfolgt. Das Klemmelement kann auch als Klemmkralle ausgestaltet sein, um eine feste und zuverlässige Fixierung zu ermöglichen. Beim Einführen der Drahtführungsplatte in die Wicklungsnut kann dann die Abschlusskante des Isolierpapiers auf der Unterseite der Drahtführungsplatte bzw. zwischen Drahtführungsplatte und Nutflanke geklemmt werden. Mit dieser Anordnung von Klemmelementen einer Klemmeinrichtung kann das Isolierpapier während des gesamten Wicklungsvorgangs fest fixiert werden, wodurch Hinterwickler effektiv verhindert werden können. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass z.B. ein an die Drahtführungsplatte angeklemmtes Isolierpapier während des Einfahrens der Drahtführungsplatten in die Nut mit eingeführt werden kann, so dass der gesamte Prozess des Einlegens des Blechpakets in die Wickelvorrichtung und Durchführung des Bewicklungsvorgangs automatisiert ablaufen kann und das Isolierpapier nicht händisch in eventuelle Nuten eingelegt und fixiert werden muss. Damit lässt sich die Qualität der Teile bei einer automatisierten Fertigung verbessern. In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung kann die Drahtführungsplatte gegenüber dem Nutquerschnitt horizontal und vertikal verfahrbar sein. Eine zweidimensionale Verfahrbarkeit der Drahtführungsplatte gegenüber der Nutkante ermöglicht eine schnelle und adaptive Einführung der Drahtführungsplatte zur Überdeckung der Nutkante und der Abschlusskante des Isolierpapieres. Dies ist insbesondere nach einer Bewegung des Blechpaketes während des Wicklungsvorgangs vorteilhaft, da die Drahtführungsplatten hierbei mitbewegt werden können, und somit der Spulendraht während des Wicklungsvorgangs optimal geführt werden kann. Advantageously, the winding device can be configured such that the groove side facing the side surface of the wire guide plate at its end edge an insulating paper clamping device, in particular a clamping slot or a clamping edge comprises. Thus, the insulating paper can be clamped after insertion into the laminated core through the wire guide plates during the wrapping process, for example, in the Bewicklungsschlitz facing away from the wire guide plate clamping elements such as a clamping slot or a clamping edge are provided. It is conceivable that a safe positioning of the insulating paper takes place by closing the clamping element or pinching the insulating paper between the wire guide plate and groove flank. The clamping element can also be designed as a clamping claw to allow a firm and reliable fixation. When inserting the wire guide plate in the winding groove can then be clamped the end edge of the insulating paper on the underside of the wire guide plate or between the wire guide plate and groove edge. With this arrangement of clamping elements of a clamping device, the insulating paper can be firmly fixed during the entire winding process, whereby backwrapper can be effectively prevented. A particular advantage of this embodiment is that, for example, an insulating paper clamped to the wire guide plate can be introduced into the groove during insertion of the wire guide plates so that the entire process of inserting the laminated core into the winding device and carrying out the winding process can be automated and Insulating paper should not be manually inserted into any grooves and fixed. This can improve the quality of the parts in an automated production. In a favorable embodiment of the invention, the wire guide plate relative to the groove cross-section can be moved horizontally and vertically. A two-dimensional movability of the wire guide plate relative to the groove edge enables a fast and adaptive insertion of the wire guide plate for covering the groove edge and the terminal edge of the insulating paper. This is particularly advantageous after a movement of the laminated core during the winding process, since the wire guide plates can be moved here, and thus the coil wire can be optimally guided during the winding process.
Eine Wicklungsnut ist in der Regel von zwei Nutkanten begrenzt, die es während des Wicklungsvorgangs abzudecken gilt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zwei Drahtführungsplatten in der Vorrichtung vorgesehen sein, die an beiden gegenüberliegenden Nutkanten in die Nut einführbar sind. Die Drahtführungsplatten ermöglichen eine Abdeckung beider Nutkanten sowie der Klemmung der Abschlusskante des in der Nut eingelegten Isolierpapiers, so dass im Querschnitt betrachtet ein trichterförmiges Einführen des Drahtes in die Wicklungsnut ermöglicht wird. Sofern zwei radial gegenüberliegende Nuten mittels eines Flyerarms bewickelt werden, sind zumindest vier Drahtführungsplatten zur Abdeckung der Kanten der beiden zu bewickelnden Nuten mittels eines Drahtes vorteilhaft, dabei bietet es sich an, jeweils zwei radial gegenüberliegende und zwei benachbarte Nuten mit zwei Flyerarmen zu bewickeln, so dass mittels zweier Flyerarme und sechs verfahrbaren Platten insgesamt 8 Kanten der vier Nuten abgedeckt werden können. Somit können effektiv mehrere Nuten gleichzeitig bewickelt werden, bzw. ein Draht in zwei oder mehrere Nuten eingewickelt werden, wobei jede Nut mit zumindest einer Drahtführungsplatte, insbesondere die Kanten benachbarter Nuten mit drei Drahtführungsplatten, abgedeckt werden können.A winding groove is usually limited by two groove edges, which must be covered during the winding process. In a further advantageous embodiment of the invention, two wire guide plates may be provided in the device, which are insertable into the groove at both opposite groove edges. The wire guide plates allow coverage of both groove edges as well as the clamping of the terminal edge of the insulating paper inserted in the groove, so that viewed in cross section, a funnel-shaped insertion of the wire is made possible in the winding groove. If two radially opposing grooves are wound by means of a flyer arm, at least four wire guide plates for covering the edges of the two grooves to be wound by means of a wire advantageous, it makes sense to each two radially opposite and two adjacent grooves with two flyer arms to wind, so that a total of 8 edges of the four grooves can be covered by means of two flyer arms and six movable plates. Thus, effectively several grooves can be wound simultaneously, or a wire can be wrapped in two or more grooves, each groove with at least one wire guide plate, in particular the edges of adjacent grooves with three wire guide plates can be covered.
Alternativ zum obigen Ausführungsbeispiel können insbesondere im Fall der Bewicklung eines einzelnen Zahns bzw. einer einzelnen Jochrippe oder einer simultanen Bewicklung einer Doppelnut eines Blechpakets zwei verfahrbare Drahtführungsplatten vorgesehen sein, die an zwei gegenüberliegenden Nutkanten zweier benachbarter oder radial gegenüberliegender Nuten in die Nuten einführbar sind, und im Falle benachbarter Nuten eine dritte, konvex gebogene und insbesondere rinnenförmig ausgeformte Drahtführungsplatte kann verfahrbar über einen, die beiden benachbarten Nuten, trennenden Zahn des Blechpaketes umfasst sein, so dass die drei Drahtführungsplatten die Nutkanten der zu bewickelnden Doppelnut und die Abschlusskante der beiden in den Nutkanten befindlichen Isolierpapiere überdecken. Üblicherweise werden im Falle eines Läufers ein einzelner Ankerzahn bewickelt, der von zwei parallel benachbarten Nuten begrenzt ist. Daneben werden in vielen Fällen radial gegenüberliegende Nuten oder umfangsmäßig beabstandete Nuten mittels eines Drahtes bewickelt, wobei vorteilhafterweise die jeweiligen Kanten der beiden oder mehreren zu bewickelnden Nuten mittels Drahtführungsplatten abgedeckt werden können. Hierzu wird der Draht durch den Wickelarm zunächst entlang der ersten Nut in eine axiale Richtung und in der benachbarten oder beabstandeten bzw. gegenüberliegenden Nut in die entgegengesetzte axiale Richtung geführt, um den Ankerzahn bzw. das Ankerblechpaket zu umschlingen. Die Anordnung zweier Drahtführungsplatten an den jeweiligen flankierenden Kanten der Nuten und im Falle benachbarter Nuten eine Abdeckung des zwischen den flankierenden beiden Kanten angeordneten Läuferzahns durch eine dritte rinnenförmig gebogene Drahtführungsplatte ermöglicht die Überdeckung aller Nutkanten zur Bewicklung eines oder mehrerer Zähne bzw. Nuten eines Ankerpaketes. Auch ist denkbar, durch die Überdeckung eines mittleren Ankerzahns und Abdeckung der beiden äußeren Kanten benachbarter Nuten mittels zweier Flyerwickelarme zwei Drähte gleichzeitig in das Ankerblechpaket einzuwickeln, und somit zwei gegenüberliegende oder beabstandete Doppelnuten gleichzeitig mit zwei Drähten zu bewickeln. Bei der simultanen Bewicklung von zwei Doppelnuten wären vier Drahtführungsplatten und zwei rinnenförmige Drahtführungsplatten einsetzbar. Somit kann eine Magnetspule um ein vorstehendes Eisenjoch bzw. einen Zahn bzw. in durch mehrere Zähne getrennte Nuten eines Blechpaketes in schneller und effektiver Weise bewickelt werden, wobei alle Nutkanten abgedeckt und somit der Spulendraht sicher geführt werden kann. As an alternative to the above embodiment, in particular in the case of winding a single tooth or a single yoke rib or a simultaneous winding of a double groove of a laminated core, two movable wire guide plates can be provided, which are insertable into the grooves at two opposite groove edges of two adjacent or radially opposite grooves, and in the case of adjacent grooves, a third, convexly curved and in particular channel-shaped shaped wire guide plate can be moved over one, the two adjacent grooves, separating tooth of the laminated core so that the three wire guide plates, the groove edges of the double groove to be wound and the trailing edge of the two in the groove edges cover the insulating paper. Usually, in the case of a rotor, a single armature tooth is wound, which is bounded by two parallel adjacent grooves. In addition, in many cases radially opposite grooves or circumferentially spaced grooves are wound by means of a wire, wherein advantageously the respective edges of the two or more grooves to be wound can be covered by wire guide plates. For this purpose, the wire is first guided by the winding arm along the first groove in an axial direction and in the adjacent or spaced or opposite groove in the opposite axial direction to wrap around the anchor tooth or the anchor sheet package. The arrangement of two wire guide plates at the respective flanking edges of the grooves and in the case of adjacent grooves covering the rotor tooth arranged between the flanking two edges by a third channel-shaped curved wire guide plate allows the overlapping of all groove edges for winding one or more teeth or grooves of an anchor packet. It is also conceivable, by covering a middle anchor tooth and covering the two outer edges of adjacent grooves by means of two Flyerwickelarme two wires simultaneously wrapped in the anchor sheet package, and thus to wind two opposite or spaced double grooves simultaneously with two wires. In the simultaneous winding of two double grooves four wire guide plates and two channel-shaped wire guide plates could be used. Thus, a magnetic coil can be wound around a protruding iron yoke or a tooth or in grooves separated by a plurality of teeth of a laminated core in a fast and effective manner, wherein all groove edges covered and thus the coil wire can be safely guided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Blechpaket verfahrbar, insbesondere um eine Rotationsachse parallel zur Nutausrichtung rotierbar in der Halteeinrichtung eingespannt sein. Die Halteeinrichtung kann das Blechpaket radial einspannen, insbesondere entlang einer radialen Einspannachse 90° versetzt zur Wicklungsebene, oder auch axial einspannen. In dieser Ausführungsform ist die Halteeinrichtung derart eingerichtet, dass das Blechpaket verfahrbar zumindest bezüglich einer Längsachse des Wicklungsverlaufs parallel zur Erstreckung des zu bewickelnden Zahns bzw. Jochs ist und/oder eine X/Y-Beweglichkeit bezüglich einer Querschnittsebene des Zahns bzw. Jochs bereitgestellt ist. Insbesondere kann die Halteeinrichtung eine rotatorische Bewegung des Blechpackets gegenüber der Querschnittsebene des Zahns bzw. Jochs bereitstellen, so dass der Wickelarm den Draht entlang einer Nut des Blechpakets führen, hiernach das Blechpaket um einen Winkel entsprechend der Breite des Zahns bzw. Jochs verdreht werden, und hiernach der Wickelarm den Draht entlang der benachbarten Nut zur Umwicklung des Jochs führen kann. Dabei ist selbstverständlich, dass die Drahtführungsplatten entweder entsprechend mitbewegt oder zusätzliche Drahtführungsplatten für die Drahtführung des bewegten Blechpakets zur Drahtführung vorgesehen sind. In a further advantageous embodiment of the invention, the laminated core can be moved, in particular clamped about a rotation axis parallel to the groove alignment rotatably in the holding device. The holding device can the Clamp plate bundle radially, in particular along a radial clamping axis 90 ° offset to the winding plane, or axially clamp. In this embodiment, the holding device is arranged such that the laminated core is movable at least with respect to a longitudinal axis of the winding course parallel to the extension of the tooth or yoke to be wound and / or an X / Y mobility with respect to a cross-sectional plane of the tooth or yoke is provided. In particular, the holding device can provide a rotational movement of the sheet metal packet relative to the cross-sectional plane of the tooth or yoke, so that the winding arm guide the wire along a groove of the laminated core, then the laminated core are rotated by an angle corresponding to the width of the tooth or yoke, and Thereafter, the wrapping arm may guide the wire along the adjacent groove to wrap the yoke. It is understood that the wire guide plates are either moved accordingly or additional wire guide plates are provided for the wire guide of the moving laminated core for wire guide.
In einem nebengeordneten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Bewicklung eines Blechpakets mit einer Magnetspule vor. Dabei wird ein leitfähiger und isolierter Spulendraht in eine oder mehrere Nuten, insbesondere Ankernuten eines Ankers unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung eingewickelt. Dabei wird ein mit Isolierpapier in den Nuten versehenes Blechpaket in die Wickelvorrichtung eingelegt, wobei Drahtführungsplatten die Nutkanten und die Abschlusskanten des Isolierpapiers während des Drahtwickelvorgangs abdecken, so dass der Spulendraht während des Wickelvorgangs durch die Drahtführungsplatten über die Nutkanten und die Abschlusskanten des Isolierpapiers geführt wird. Somit wird das direkte Bewickeln eines Blechpakets eines Stators oder Läufers vorgeschlagen, bei dem eine Drahtführung eines Spulendrahtes in eine Wicklungsnut bereitgestellt ist, wobei scharfe Nutkanten und der Endbereich des Isolierpapiers durch eine Drahtführungsplatte abgedeckt sind, so dass der Draht mittels der Drahtführungsplatte in die Nut geführt und vor Verletzungen an der Nutkante oder Hinterwicklung zwischen Isolierpapier und Nutflanke oder Nutgrund geschützt wird. Somit kann eine hohe Wickelgeschwindigkeit bei einer erhöhten Isolationsfestigkeit erreicht werden. In a secondary aspect, the invention proposes a method for winding a laminated core with a magnetic coil. In this case, a conductive and insulated coil wire is wrapped in one or more grooves, in particular Ankernuten an anchor using a device described above. In this case, a provided with insulating paper in the grooves laminated core is inserted into the winding device, wherein wire guide plates cover the groove edges and the end edges of the insulating paper during the wire winding operation, so that the coil wire is guided during the winding process through the wire guide plates on the Nutkanten and the end edges of the insulating paper. Thus, the direct winding of a laminated core of a stator or rotor is proposed in which a wire guide of a coil wire is provided in a winding groove, wherein sharp groove edges and the end portion of the insulating paper are covered by a wire guide plate, so that the wire guided by the wire guide plate into the groove and is protected from injury at the groove edge or rear winding between insulating paper and groove edge or groove bottom. Thus, a high winding speed can be achieved with an increased insulation strength.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Wickelverfahrens wird vorgeschlagen, dass jeweils zwei in Richtung Nutflanke zweier benachbarter Nuten gebogene Drahtführungsplatten die Nutkanten überdecken und das Isolierpapier fixieren, und eine konvex gebogene, bevorzugt rinnenförmig ausgeformte dritte Drahtführungsplatte den die beiden benachbarten Nuten trennenden Zahn des Blechpaketes überdeckt und das Isolierpapier fixiert, wobei der Zahn bzw. die Jochrippe zwischen der Doppelnut bewickelt wird, bzw. simultan eine Doppelrippe bewickelt werden kann. Diese Weiterentwicklung des Wicklungsverfahrens schlägt eine verbesserte Drahtführung zweier benachbarter Wicklungsnuten, die ein zu bewickelndes Joch bzw. Zahn flankieren vor, wobei der Zahn bzw. das Joch durch eine rinnenförmige Drahtführungsplatte abgedeckt, sowie die flankierenden Nutkanten durch zwei Drahtführungsplatten abgedeckt sind, um im Querschnitt betrachtet in Form eines Doppeltrichters eine verbesserte Drahtführung zu erreichen. Insbesondere für die Bewicklung eines Ankers eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur effizienten Bewicklung der Ankerzähne mit verbesserter Wicklungsqualität und niedriger Ausschussquote.In an advantageous further development of the winding method according to the invention, it is proposed that two wire guide plates bent in the groove flank of two adjacent grooves cover the groove edges and fix the insulating paper, and a convexly curved, preferably channel-shaped third wire guide plate covers the tooth of the laminated core separating the two adjacent grooves fixes the insulating paper, wherein the tooth or the yoke rib between the double groove is wound, or simultaneously a double rib can be wound. This further development of the winding method proposes improved wire guidance of two adjacent winding grooves flanking a yoke to be wound, the tooth or yoke being covered by a channel-shaped wire guide plate, and the flanking groove edges being covered by two wire guide plates, as viewed in cross-section in the form of a double funnel to achieve an improved wire guide. In particular, for the winding of an anchor, the inventive method for efficient winding of the armature teeth with improved winding quality and low rejection rate is suitable.
Vorteilhafterweise bietet es sich an, das Verfahren zur Erstellung einer H-Wicklung des Rotors einzusetzen. Bei der H-Wicklung kann die Anzahl der Spulen geradzahlig oder ungeradzahlig sein. Bei geradzahligen Spulen ist die H-Wicklung aufgebaut aus zwei um 180° versetzte und gleichzeitig gewickelte Spulen. Sie führt zu geringerer Unwucht des Läufers. Eine ungerade Anzahl von Spulen und Lamellen verbessert die Kommutierung, weil nicht gleichzeitig beide Bürsten kommutieren. Insbesondere durch die simultane Bewicklung einer Doppelnut kann eine H-Wicklung mit hoher Wicklungsqualität, hoher Durchschlagfestigkeit und langer Lebensdauer hergestellt werden. Advantageously, it makes sense to use the method for creating a H-winding of the rotor. In the H-winding, the number of coils may be even or odd. For even-numbered coils, the H-winding is made up of two spools offset by 180 ° and simultaneously wound. It leads to lesser imbalance of the runner. An odd number of coils and fins improve the commutation, because not both brushes commute simultaneously. In particular, by the simultaneous winding of a double groove, an H-winding with high winding quality, high dielectric strength and long life can be produced.
In einem weiteren nebengeordneten Aspekt schlägt die Erfindung einen Elektromotor, insbesondere einen Reihen-, Neben- oder Doppelschluss-Wechselstrommotor vor, der einen Stator und/oder einen Läufer umfasst, der aus zumindest einem Blechpaket, insbesondere einem Anker zusammengesetzt ist, der mit einer der vorstehenden Ausführungsformen einer Wickelvorrichtung bewickelt ist. Grundsätzlich kann das Wickelverfahren und der resultierende Anker in einem Elektromotor oder Elektrogenerator für beliebige Einsatzzwecke im Gleichstrom, Wechsel- oder Drehstrombetrieb und für alle Leistungsgrößen eingesetzt werden. Das Ankerblechpaket ist nach einem der vorgenannten Bewicklungsverfahren mit zumindest einer Magnetspule bewickelt, und der Elektromotor ist entsprechend des nebengeordneten Aspekts ausgelegt, um in einem Elektrowerkzeug, bevorzugt in einer handgeführten Elektrowerkzeugmaschine, wie einem Winkelschleifer, einer Bohrmaschine oder einem Bohrhammer, eingesetzt zu werden. Derartige Motoren weisen eine hohe Leistungsdichte bei kleiner Baugröße auf, wobei kurzfristige Lastspitzen auftreten können, daher ist eine hohe Qualität der Ankerbewicklung wesentlich für Langlebigkeit und Effizienz der Werkzeugmaschine Durch einen verbesserten Aufbau der gewickelten Magnetspule können elektrisch effiziente Elektromotoren vorgeschlagen werden, die bei geringerer Baugröße gleiche elektrische Leistung bringen und somit insbesondere bei handgeführten Elektrowerkzeugen zu einer Verkleinerung, Gewichtsersparnis und kompakteren Bauweise führen können. In a further independent aspect, the invention proposes an electric motor, in particular a series, secondary or double-ended AC motor comprising a stator and / or a rotor, which is composed of at least one laminated core, in particular an armature, with one of the above embodiments of a winding device is wound. In principle, the winding method and the resulting armature can be used in an electric motor or electric generator for any purpose in DC, AC or three-phase operation and for all power sizes. According to one of the aforementioned winding methods, the armature lamination packet is wound with at least one magnet coil, and the electric motor is designed to be used in a power tool, preferably in a hand-held power tool, such as an angle grinder, a drill or a hammer drill. Such motors have a high power density in a small size, with short-term load peaks may occur, therefore, a high quality of the anchor winding is essential for longevity and efficiency of the machine tool. By an improved design of the wound solenoid electrically efficient electric motors can be proposed which smaller size to bring the same electrical performance and thus can lead to a reduction in weight, weight savings and more compact design, especially in hand-held power tools.
Dementsprechend wird in einem weiteren erfinderischen Aspekt eine Elektrowerkzeugmaschine vorgeschlagen, die einen vorangehend beschriebenen Motor umfasst. Accordingly, in a further inventive aspect, a power tool is proposed which comprises a motor described above.
Zeichnungendrawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen beispielhaft:They show by way of example:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals. The figures are merely examples and are not intended to be limiting.
In der
In der
In der
In den
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Wicklungsvorrichtung kann hocheffizient mit hoher Isolierqualität und geringstmöglichem Ausschuss ein Anker eines Elektromotors bewickelt werden. Die erfindungsgemäße Wickelvorrichtung eignet sich insbesondere für eine Flyerbewicklung für einen Elektromotor, insbesondere für eine Elektrowerkzeugmaschine. Der Anker kann zwischen zwei Wickelbacken gehalten werden, die den Draht während des Wickelvorgangs in die Nut einführen. Die zusätzliche Drahtführung durch die Drahtführungsplatten führt den Draht an der Kante der Nut und an der Kante der Kastenisolation durch Isolierpapier vorbei, so dass dieser ungehindert bis zum Nutgrund eingelegt werden kann. Dazu müssen zwei entsprechend geformte Drahtführungsplatten von den Wickelbacken in die Nuten geschoben werden und eine zusätzliche U-förmige Drahtführungsplatte von oben über einen Zahn vom Ankerpaket gehalten werden, so dass ein Magnetspulendraht durch die beiden seitlichen Drahtführungsplatten und die U-förmige mittlere Drahtführungsplatte in die beiden den Zahn flankierenden Paketnuten an den Nutkanten und am Isolierpapier vorbei eingeführt werden kann. Dies Art der Drahtführung sichert einen ungehinderten und verletzungsfreien Weg des Spulendrahts. Das Entstehen von Hinterwicklern wird durch das Überdecken des Spaltes zwischen Isolierpapier und Ankerpaket vermieden. Bei einer fehlerhaft eingeführten Drahtführung oder bei einer fehlerhaften Position der Drahtführungsplatten oder des Isolierpapiers werden die Drähte konsequent daneben gewickelt, so dass bei einer Sichtprüfung oder einer elektrischen Prüfung mit Sicherheit erkannt werden kann, dass der Spulendraht nicht ordnungsgemäß in das Isolierpapier der Nut eingewickelt ist. With the help of the winding device according to the invention, an armature of an electric motor can be wound in a highly efficient manner with high insulation quality and the lowest possible scrap. The winding device according to the invention is particularly suitable for a flyer winding for an electric motor, in particular for a power tool. The anchor can be held between two winding jaws, which introduce the wire during the winding process in the groove. The additional wire guide through the wire guide plates leads the wire past the edge of the groove and at the edge of the box insulation by insulating paper, so that it can be inserted unhindered to the groove base. For this purpose, two correspondingly shaped wire guide plates must be pushed by the winding jaws in the grooves and an additional U-shaped wire guide plate from above a tooth held by the anchor packet, so that a magnetic coil wire through the two side wire guide plates and the U-shaped middle wire guide plate in the two the tooth flanking Paketnuten can be inserted past the groove edges and on the insulating paper. This type of wire guide ensures an unobstructed and injury-free path of the coil wire. The emergence of rear winders is avoided by covering the gap between insulating paper and anchor package. Incorrectly inserted wire guide or faulty position of the wire guide plates or the insulating paper, the wires are wound consistently next to it, so that can be seen with a visual inspection or an electrical test with certainty that the coil wire is not properly wrapped in the insulating paper of the groove.
Claims (11)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110337776A (en) * | 2017-08-04 | 2019-10-15 | 小田原机械工程株式会社 | The manufacturing device of coil assembling device, coil assemble method and rotating electric machine |
| EP4216412A1 (en) | 2022-01-21 | 2023-07-26 | Audi AG | Needle winding device and needle winding method for producing pole windings of an fsm rotor |
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2012
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| EP4216412A1 (en) | 2022-01-21 | 2023-07-26 | Audi AG | Needle winding device and needle winding method for producing pole windings of an fsm rotor |
| DE102022101395A1 (en) | 2022-01-21 | 2023-07-27 | Audi Aktiengesellschaft | Needle winding device and needle winding method for producing the pole windings of an FSM rotor |
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