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Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ein Verfahren zum Tausch von Leitern bei der Herstellung einer flachen Wellenwicklung aus wenigstens zwei Drähten, die mittels einer Drahtzuführung einer flachen Wickelschablone zugeführt werden, wobei abwechselnd die Drähte in Richtung der Längserstreckung der Schablone relativ zu den zugeführten Drähten seitlich verlagert und durch Drehen der Schablone unter Bildung von dachförmigen Wickelköpfen schrittweise zu der Wellenwicklung umgeformt werden und ein Tausch von Drähten im Laufe des Wickelvorgangs vorgenommen wird.
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Ein solches Verfahren ist aus der
WO2017089455A1 bekannt. Dort ist auch bereits allgemein der paarweise Tausch von Einzeldrähten beschrieben, allerdings sind keine Wege aufgezeigt, wird dies durchgeführt werden könnte.
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Grundsätzlich ist eine Wicklung mit in sich vertauschten Leitern z.B. auch bereits aus der
WO 2016/075215 A1 bekannt, allerdings wird nicht beschrieben, wie eine derartige Wicklung ökonomisch hergestellt werden könnte.
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Grundsätzlich besteht eine Forderung seitens der Elektromotorenindustrie, die Wicklungsschemata nicht geleichmäßig fortlaufend, sondern mit in sich einmalig oder in wiederkehrenden Abständen vertauschten Leitern ausbilden zu können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, dass im Herstellungsverfahren einer Wellenwicklung mittels einer Schablone eine Veränderung des Wickelschemas ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem die Drähte in der Drahtzuführung in Einzeldrahtführungen geführt werden, wobei jeweils wenigstens eine für den Drahttausch bestimmter Einzeldrahtführung mit dem geführten Draht aus der Ebene der anderen Einzeldrahtführungen angehoben und seitlich relativ zu den anderen Einzeldrahtführungen verlagert wird, bevor sie wieder in die Ebene der anderen Einzeldrahtführungen zurückbewegt wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass einzelne Leiter bereits vor dem Aufwickeln auf die Schablone in eine nahezu beliebige Position relativ zu den übrigen Leitern gebracht werden können. Der Vorgang lässt sich dabei gut in bekannte Wickelverfahren integrieren und kann ggf. auch von bereits vorhandenen Einrichtungen Gebrauch machen.
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Der Verlagerungsvorgang kann für einen weiteren Draht wiederholt werden, wenn dies durch das Wickelschema vorgegeben ist.
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Nach dem Versetzen kann vor dem eigentlichen Wickeln auf die Schablone noch eine Verlagerung der neu geordneten Drähte relativ zur Drahtzuführung vorgenommen werden, um die eine Vorformung zur Ausbildung der Dachform der zu formenden Wickelköpfe zu erreichen.
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In einer Ausführungsform, die eine nahezu beliebige Freiheit beim Verlagern der Drähte ermöglicht, ist vorgesehen, dass die Einzeldrahtführungen verlagert werden, um eine Stelle zwischen ihnen oder an einem Ende freizugeben, an welche die zum Drahttausch bestimmte Einzeldrahtführung versetzt wird. Mit dieser Ausführungsform sind nahezu beliebige Wickelschemata möglich, da die Drähte vor dem Aufwickeln auf der Schablone in nahezu beliebiger Reihenfolge vertauscht werden können. Nachteilig ist der höhere Konstruktionsaufwand zum Vertauschen der Einzeldrähte, da die Einzeldrahtführungen über individuelle Verlagerungsvorrichtungen verfügen müssen.
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Für eine wiederkehrende Tauschfolge, bei der z.B. ein vorderer oder hinterer Draht an das jeweils andere Ende des zugeführten Drahtpakets verlagert wird, ist vorgesehen, dass die Einzeldrahtführungen vor dem Anheben der zum Drahttausch bestimmten Drahtes, wenigstens einen Einzeldrahtführung gemeinsam seitlich verlagert werden und die hierbei in der Verlagerungsrichtung führende Einzeldrahtführung dann über die in der Ebene verbleibenden Einzeldrahtführungen an das andere Ende versetzt wird.
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Bei dieser Ausführungsform kann das Wickelschema eine beliebige Lochzahl q mit mindestens einer oder mehrere Leiter-Kreuzungen aufweisen.
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Mögliche Leiterkreuzungen für eine Lochzahl q=2:
bzw. bei einer Lochzahl q=4: - 1-2-3-4→2-3-4-1 →3-4-1-2→4-1-2-3→ 1 -2-3-4 usw.
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Dabei kann der Draht, der über den anderen Drähten liegt, mit einer beliebigen Überlänge in Form einer Schlaufe im Kreuzungsbogen hergestellt werden, worauf später noch näher im Detail eingegangen wird.
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Die zu verschiebenden Einzeldrahtführungen können gemeinsam auf einer verschieblichen Grundplatte verankert werden.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Versetzen der zum Drahttausch bestimmten, wenigstens einen Einzeldrahtführung mittels eines Greifers vorgenommen wird. Der Greifer kann beispielsweise die zu verlagernde Einzeldrahtführung aus einer lösbaren Halterung auf der Grundplatte anheben und an der gewünschten Stelle ablegen. Zum Verlagern von Drähten von einem Ende zum anderen Ende des zugeführten Drahtpakets sind daher lediglich die verschiebliche Grundplatte und ein Greifer erforderlich, der ggf. auch mehrere Einzeldrahtführungen gleichzeitig greifen und verlagern könnte, sofern dies für ein bestimmtes Wickelungsschema gewünscht sein sollte.
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Eine bereits erwähntes Wickelschema sieht vor, dass vier Drähte, denkbar sind aber auch bespielsweise 2 oder 24 Drähte, zugeführt werden und in regelmäßig wiederkehrenden Folgen der vorderste Draht an das Ende des zugeführten Drahtpakets versetzt wird. Das Versetzen muss nicht vor jedem Wickelvorgang der Wickelschablone vorgenommen werden.
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Das Verfahren eignet sich aber auch für die ebenfalls bereits angesprochenen einfachen Wicklungen, bei welchen zwei Drähte zugeführt werden, die in regelmäßig wiederkehrender Folge vertauscht werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Anheben der wenigstens einen, zum Drahttausch bestimmten Einzeldrahtführung ein Längenzieher im Bereich zwischen den Einzeldrahtführungen und der Schablone zwischen die in der Ebene verbliebenen Drähte und den wenigstens einen angehobenen Draht eingebracht wird.
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Dieser Längenzieher sorgt für die Ausbildung der bereits erwähnten Drahtschlaufe des die anderen Drähte überspringenden Drahtes, damit dieser beim Wickeln nicht unter Last gegen die anderen Drähte gezogen wird und diese beschädigen kann, weil der überspringende Draht um Bereiche des Wicklungskopfes einen längeren Weg zurücklegen muss.
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Vorzugsweise wird der Längenzieher nach dem Einbringen in Richtung der Schablone bewegt, wobei ggf. Draht aus einem Drahtvorrat nachgezogen wird. Durch diese Bewegung des Längenziehers kann dieser in einem Bereich zwischen den Drähten eingeführt werden, in welchem der Abstand zwischen dem angehobenen Draht und den in der Ebene verbleibenden Drähten größer ist.
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Um ein Nachziehen einer größeren Drahtlänge zu ermöglichen ist vorgesehen, dass der Längenzieher in einer Richtung weg von den noch in der Ebene liegenden Drähten bewegt wird und dabei Draht aus einem Drahtvorrat nachgezogen wird.
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Um die nachfolgenden Formvorgänge auf der Schablone nicht zu behindern und eine Nachführung des Längenziehers zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass der Längenzieher aus dem Eingriffsbereich mit dem wenigstens einen angehobenen Draht herausbewegt wird, bevor die wenigstens eine angehobene Drahtführung in die Ebene der übrigen Einzeldrahtführungen zurückbewegt wird
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Längenzieher eine Rundform oder Dreiekcsfomr oder jegliche andere Form aufweist, über die der Draht verläuft. Der Längenzieher kann auch eine drehbar gelagerte Rolle aufweisen, über die der zu verlagernde Draht läuft.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt aus einem Wickelschema mit und ohne Lagentausch der Leiter;
- 2 eine Draufsicht und Seitenansicht der Drahtlagen aus 1 in Draufsicht beim Zuführen zur Wickelschablone;
- 3 eine Seitensicht der Drahtlagen bei einem Lagentausch;
- 4 a bis c in Draufsicht Verfahrensschritte zur Bewerkstelligung des Lagentauschs der Leiter;
- 5 einen vergrößerten Ausschnitt X aus 4 c;
- 6 eine Draufsicht entsprechend 5 mit einem positionierten Längenieher;
- 7 eine schematische Seitenansicht der Bewegungsabfolge des Längenziehers.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Wellenwicklung 10, nämlich einen Wickelkopf 12, bei welchem in der im Sinne der Darstellung rechten Hälfte ein Lagentausch von Drähten 14 der Wicklung vorgesehen ist. Wie zu erkennen ist, überespringt ein Draht 14a die übrigen Drähte 14 b, c, und d. Derartige Wickelschemata sind konstruktiv vorgegeben, um optimale Wirkungsgrade der damit hergestellten Elektromotoren zu erreichen.
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Fig, 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Drahtzuführung 16, die im gezeigten Beispiel vier Drähte 14 a, b, c und d einer Wickelschablone 18 zuführt. Das damit durchgeführte Verfahren zum Herstellen einer Wellenwicklung, die dann in die Nuten eines Stators eingesetzt werden kann, ist bekannt und soll hier nicht weiter vertieft werden.
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In der rechten Hälfte von 2 ist die bei der Zufuhr erforderliche Drahtlage gezeigt, um den Wickelkopf mit dem überspringenden Draht aus 1 wickeln zu können, die linke Hälfte zeigt die konventionelle Anordnung.
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Aus der Seitenansicht 3 ist zu erkennen, dass der überspringende Draht 14 a, der die übrigen Drähte 14 b, c und d kreuzt, in diesem Bereich eine größere Länge aufweisen sollte, damit er beim Wickeln durch Drehen der Schablone 18 im Gegenuhrzeigersinn im Sinne von 3 um eine Biegekante 20 nicht mit den übrigen Drähten kollidieren kann.
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In 4 a bis c ist nun ein Verfahrensablauf beschrieben, wie die Drähte in die gewünschte Anordnung gebracht werden können. Die Drähte 14 a bis d sind hierzu jeweils in Einzeldrahtführungen 22 a bis d geführt und gehalten, die auf einer Grundplatte 24 angeordnet sind, die zur Drahtführung insgesamt relativ in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Schablone 18 beweglich ist.
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Ausgehend von der Anordnung in 4a, die der Anfangsposition für das Wickeln eine normalen Wickelkopfes ohne Leitertausch darstellt, wird zunächst durch ein Verschieben der Grundplatte 24 das gesamte Drahtpaket relativ zu den bereits auf der Schablone 18 liegenden Abschnitten verlagert. Auf der Schablone können die Drähte 14 a bis d mit einer geeigneten Haltevorrichtung ortsfest zur Schablone gehalten sein.
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Nach Erreichen einer Zwischenposition (siehe Fig, 4b), wird die Einzeldrahtführung 22 a des in Verschieberichtung vordersten Drahtes 14a mittels eines Greifers 26 (siehe auch 7) von der Grundplatte abhoben und an das in Verschieberichtung hintere Ende des Drahtpakets verlagert. Der gewünschte Leitertausch ist damit grundsätzlich bewerkstelligt, es schließt sich ein Teilwickelvorgang an, bei welchem z.B. die Drähte auf der Schablone 18 in Längsrichtung von dieser relativ zu den Drähten in der Drahtzuführung 16 verlagert werden, um die nach dem Drehen der Schablone um 180 Grad entstehenden dachförmigen Wickelköpfe 12 vorzuformen.
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Der Leitertausch kann vor jeder Halbdrehung der Schablone 18 durchgeführt werden, selbstverständlich ist dies aber nicht zwingend und kann an die Erfordernisse des zu wickelnden Wickelschemas angepasst werden.
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Um die Ausbildung der zusätzlichen Länge des die anderen Drähte kreuzenden Drahtes 14 a zu fördern, wird ein Längenzieher 28 eingesetzt, der einen runden Kopf 30 aufweist, der als Rolle ausgebildet sein kann. Dieser fährt in einer Stellung, in der der Greifer 26 die Einzeldrahtführung 22 a noch angehoben hält, in einem Bereich zwischen der Drahtzuführung 16 und der Schablone 18, in welchem die Drähte 14 a bis d frei verlaufen, zwischen die in der Ebene der Grundplatte 24 liegenden Drähte 14 b, c und d und den in einem Winkel α zu diesen aufgespannten Draht 14 a eingefahren, wobei der Längenzieher 28 zunächst in einer Richtung L1 auf die Schablone 18 zu bewegt wird, bis er unter den kreuzenden Draht 14 a gelangt ist. Sodann wird der Längenzieher 28 von den nicht kreuzenden Drähten 14 b, c und d wegbewegt, wobei der Längenzieher 28 den kreuzenden Draht 14a mitnimmt und Drahtlänge aus einem Drahtvorrat (nicht gezeigt) vor der Drahtzuführung 16 zieht. Schließlich wird der Längenzieher 28 in eine Ruheposition R bewegt, in welcher er die Folgeabläufe nicht stört.
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Der Vorgang zu Bildung einer Kreuzung mit einem überspringenden Draht kann wiederholt werden, sofern dies gewünscht ist.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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Sämtliche aus den Ansprüchen und der Beschreibung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wellenwicklung
- 12
- Wickelkopf
- 14 a bis d
- Einzeldrähte
- 16
- Drahtzuführung
- 18
- Wickelschablone
- 20
- Biegekante
- 22 a bis d
- Einzeldrahtführungen
- 24
- Grundplatte
- 26
- Greifer
- 28
- Längenzieher
- 30
- Rundkopf
- R
- Ruhepostion Längenzieher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017089455 A1 [0002]
- WO 2016/075215 A1 [0003]
