DE2543367C2

DE2543367C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Einsetzen von überlappenden Spulen in die Ständernuten einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE2543367C2
Application number: DE2543367A
Authority: DE
Inventors: Robert Gerald Ossian Ind. Walker
Original assignee: INDUSTRA PRODUCTS Inc 46809 FORT WAYNE IND US; Industra Products Inc
Current assignee: INDUSTRA PRODUCTS Inc 46809 FORT WAYNE IND US; Industra Products Inc
Priority date: 1975-01-13
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE2543367A1; GB1494957A; US3949464A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsetien von äußeren und inneren, einander überlappenden Spulen in die Ständernuten einer elektrischen Maschine, mit einer Vielzahl langgestreckter, im Kreis angeordneter und aufrechtstehender Finger zum Tragen der Spulen und mit einem Abstreifer, der axial durch die Ständerbohrung beweglich ist. um die Spulen in einem einzigen Arbeitshub durch die Bohrung nach außen in die Nuten zu stoßen, und wobei der Abstreifer jeweils einen Heber für jeden vorlaufenden Wickelkopf der äußeren Spulen hat. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einsetzen von äußeren und inneren Spulen in die Ständernuten einer elektrischen Maschine, bei dem zunächst die inneren und sodann die äußeren Spulen zwischen einer Anzahl von im Kreis angeordneten, aufrechtstehenden Fingern derart angeordnet werden, daß sich innere und äußere Spulen überlappen, bei dem dann der Ständer so über den Fingern angeordnet wird, daß die Ständernuten auf die Spalten zwischen den Fingern ausgerichtet sind, und bei dem schließlich die inneren und äußeren Spulen in die Ständernuten gedrückt werden.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die US-PS 38 45 548 bekannt und ermöglicht das praktisch gleichzeitige Einsetzen der äußeren und inneren Spulen in die Standernuten. Dabei drückt der Abstreifer gegen die innere Spule, während die äußere Spule _tuf dieser inneren Spule aufliegt. Reibkräfte, die sov/ohl auf die innere als auch auf die äußere Spule wirken, summieren sich und können zu einem Abflachen der unten liegenden inneren Spule und insbesondere deren unteren Teile führen. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Finger gespreizt werden und die Vorrichtung zum Einsetzen blockiert bzw. beschädigt werden kann oder daß die Drähte der Spulen beschädigt werden. Eine Gefahr für die nachgezogenen Wickelköpfe der äußeren Spule besteht auch dadurch, daß beim Einsetzen der inneren Spulen diese an den nachgezogenen Wickelköpfen der äußeren Spulen entlanggleiten und diese aufgrund der Reibwirkung beschädigen. Diese Gefahr der Beschädigung ergibt sich insbesondere bei einem relativ weichen Draht, der sich leicht verformt und da/u neigt, mit den anliegenden Drähten als Keil zu wirken. Dabei ist das Verhältnis des Drahtdurchmessers, d. h. die sogenannt · BlockierdrahtgröUe von Bedeutung und führt zu Schwierigkeiten, wenn das Verhältnis des Drahtdurchmessers /um Spalt in der Größenordnung von angenähert 55% bis 78% liegt. Durch diese Verkeilung werden Seitenkräfte erzeugt, die eine Reibhemmung beim Einsetzen bewirken. Da die erzeugten Reibkräfte pro Draht auftreten, wirken sie kummulaiiv. so daß die vom Abstreifer zur Oberwindung dieser Reibkräfte einzuleitende Kraft besonders zu einer Beschädigung der Drähte in unmittelbar benachbarter Lage zum Abstreifer führen. Diese bekannte Vorrichtung besitzt ferner am hinteren Teil der Finger sich radial nach auße" erstreckende Teile, welche der Führung beim Einsetzen von Nutkeilen oder Isolierungen dienen.

Vorrichtungen zum Einsetzen von inneren und äußeren Spulen in die Ständernuten einer elektrischen Maschine sind auch durch die US-PS 34 02 462 bekannt, welche ein bewegliches Glättungswerkzeug offenbart, das vor der zweiten Spule durch den Ständer gedrückt wird, um einen ausreichenden Nutraum für die nachfolgend eingezogene Spule dadurch zu schaffen, daß die bereits eingezogene Spule in der Nut nach außen gedrückt wird.

Durch die US-PS 35 07 029 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen von Spulen in Ständernuten bekannt, bei der eine Nutkeilführung radial außerhalb der Finger an deren hinterem Ende montiert ist. Diese Nutkeilführung trägt an ihrem vorderen Ende einen sich ebenfalls radial erstreckenden Ansatz, welcher derart als Drallführung dienen soll, daß das Drahtbündel tiefer in die Spule eingeführt und ein Spulenkeil leichter eingesetzt werden kann. Durch diesen Ansatz wird der nachlaufende Wickelkopf nach außen gedruckt, um entlang dem Finger einen freien Zwischenraum für den einzusetzenden Keil zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß das Einsetzen einer inneren und äußeren Spule in einem einzigen Arbeitshub in die Ständernuten einer elektrischen Maschine mit einer geringeren Gefahr einer Beschädigung der Spulen

bzw.der Einsetzvorrichtung möglich ?u machen.

Diese Aufgabe wird für die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils ein sich radial nach außen erstreckender Wickelkopfabweiser an den den Heberarmen gegenüberliegenden Fingern angeordnet ist.

Bei dem Verfahren sieht die Erfindung vor, 4iß die nachgezogenen Wickelköpfe der äußeren Spulen radial nach außen gedruckt wurden, um Raum für das Einsetzen der inneren Spulen zu schaffen, und daß die vorlaufenden Wickelköpfe der inneren Spulen axial erheblich nacheilend zwischen den Wickelköpfen der äußeren Spulen eingezogen werden.

Durch diese Maßnahmen wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß bei einem Finsetzen der Spulen in einem einzigen Arbeitshub die Gefahr der Beschädigung der Drähte der Spule ganz wesentlich verringert wird, insbesondere auch deswegen, weil sich die nachgezogenen Wickelköpfe der äußeren Spule an der Vorrichtung nirgends fangen bzw. verhaken können. Durch die sich nach außen erstreckenden Wickelkopfabweiser werden beim Hinziehen der äußeren Spule dk· Drähte tiefer in die .Standernuten eingezogen, so dali für dl«· inne^ren Spulen genügend Plat/ vorhanden ist und ein Verklemmen bzw. Blockieren der einzelnen Drähte gegeneinander vermieden wird. Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung lassen sich daher auch die Ständernuten ohne Gefahr für die Drähte der Spulen mit höherer Dichte füllen. Dieser Vorteil wird insbesondere durch eine Ausgestaltung der Erfindung in der Weise erreicht, daß die Heber jeweils die äußeren Spulen ein erliebliches Stuck vor den inneren Spulen durch die Standerhorhung drucken, so daß Raum für das nachfolgende Einsetzen der inneren Spulen entsteht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Wickelkopfabweiser stationär an den Fingern befestigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren in einem Ausführungsbeispiel naher erläutert. Es zeigt

F ι g. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Spuleneinset/vorrichtung.

Fi g. 2 eine Draufsicht ähnlich Fig. I. in der einander überlappende Spulen in verschiedenen Stufen des Einsetzens in den Ständer dargestellt sind.

F i g. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die die gleichen verschiedenen Stufen des Fmset/ens wie in Fig. 2darstellt.

Fig. 4 eine Unteransicht eines Ständers mit eingesetzten Spulen.

F i g. 5 eine Draufsicht auf den Ständer nach F ι g. 4.

Fig. 6 eine Schnittansicht, in der die Wicklungen während des Einsetzens dargestellt sind.

Fig. 7 eine Schnittansicht bei konventionellem Einsetzen, und

F i g. 8 eine Ansicht ahnlich F i g. 7. bei der jedoch der erfindungsgemäße Heber verwendet ist.

Es wird zunächst, hauptsächlich anhand der F i g. 1 und 3. die Vorrichtung zum Einsetzen von Spulen in Nuten eines Ständers 11 einer elektrischen Maschine betrachtet. Die Vorrichtung besitzt eine Vielzahl gestreckter Finger 13 und 15. die aufrecht in einem Kreis, der im wesentlichen der Ständerbohrung entspricht, stehen. Die Außenflächen der Finger 13 und 15 sind von der Form her an die Innenzahnung des Ständers angepaßt, so daß der Spalt zwischen benachbarten Fingern einer Nut im Ständer entspricht und die Spulen entlang den Fingern nach oben in entsprechende Nuten bewegt werden können. Die unteren Teile 17 und (9 der langgestreckten Finger bilden jeweils zwischen zwei benachbarten Gliedern eine Führungsbahn, auf der gleichzeitig mit den Spulen Isolierkeil«* oder Zwischenisolierstreifen für die Trerä nung unterschiedlicher Wicklungen in der Ständernut eingesetzt werden können. Die Vorrichtung besitzt außerdem einen Abstreifer 21, der axial durch die Ständerbohrung beweglich ist, um die Spulen durch die Bohrung und nach außen in die Ständernuten zu

in drücken. Der Abstreifer besitzt Rippen 23, die sich zwischen benachbarte Finger und in die Ständernuten erstrecken, um sicherzustellen, daß der gesamte Draht in die Ständernuten gedrückt wird. Soweit bisher beschrieben, besitzt die Spuleneinsetzvorrichtung einen

υ Standardaufbau, dessen vollständige Betriebsbeschreibung der US-PS 33 24 536 entnommen werden kann.

Auf dem Abstreifer 21 getragen und mit ihm beweglich sind eine Bürste 25, die die obersten Drähte einer Spule zurückhält, um zu verhindern, daß diese

2« nach oben zwischen den Fingern herausspringen, sowie ein Hebe¹" 27. der vor dem Abstreifer 21 durch du. Steinderbohrung bewegbar ist, nini .e führende Spule etwas vor einer folgenden Spule iiuii.il -¹X- Bomuiig /u drangen. Wie man sieht, haben bestimmte untere Teile

-i der Finger sich radial erstreckende Wickelkopfabweiser 29 und 31. die dafür vorgesehen sind, ein nachgezogenes oder h^:-Meres Teil einer führenden Spule radial nach außen zu drücken, um freien Raum für die nachfolgen den Wickelköpfe zu schaffen. Die Vorsprünge können

J" einstückig mit den oberen Fingern 13 und 15 hergestelh werden, oder aus gti.ennten Stücken bestehen, wobei sowohl die Finger als auch die Wiekelkopfabweiser auf einem Rahmenteil 33 befestigt sind.

Mit der dargestellten Ausführungsform werden in

i"> einem axialen Hub bei einem sechspoligen Stander sechs Haupispulen. die eine äußere Wicklung bilden und sechs Startwicklungen in den S'änder eingezogen, die der vorlaufenden Wicklung nach oben in den Ständer folgen und eine innere Wicklung im Stander bilden. Ein

■»<> Pol des Ständers kann eine ein/eine Spule c.ithal! n. die in einem Paar von Ständernuten angeordnet ist. oder eine Gruppe von Spulen, die in verschiedenen, jedoch eng ausgerichteten .Ständernuten angeordnet sind, wobei die Wicklung für einen Pol im allgemeinen eine

->5 Spulengruppe ist. von welcher bei der Ausfünrungsform sechs Spulengruppen einer kompletten Wicklung zusammengeschaltet sind

Beim Betrieb werden innere oder untere Spulen 41 über bestimmte Finger und dann obere oder äußere

ί⁽> Spulen 47 über andere Finger gesetzt, so daß sich die Spulen 41 und 47 überlappen. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich der Abstreifer und der Heber in ihrer gesenkten Stellung, vie bei 28 angedeutet. Die Spulen werden dann durch ein Vorrücken der Bürste 25. des Hebe's 27 und des Abstreifers 21 nach oben in die Bohrung und die Nuten des Ständers 11 bewegt, wie dies im rechten Teil dc· F i g. 2 und 3 dargestellt ist. W>e ddrgestellt, liegt der vorlaufende Wickelkopf 39 einer inneren Spule 41 zwischen den Wickelköpfen 43 und 45 einer äußeren Spule 47. während der nachlaufende Wickelkopf 45 dir äußeren Spule 47 zwischen den Wickelkopf .·η 39 und 49 der inneren Spule 41 liegt. Auf diese Wei3e überlappen sich die innere und die äußere Spule in axialer Richtung als auch in tangentialer Richtung des Ständers. Die Spule 47 liegt vor der Spule 41, da der sich radial erstreckende Heberarm 51 mit der Spule 47 in Eingrifi steht ond sie nach oben drückt, während die Spule 41 vom Abstreifer 21 bewegt wird.

Wie in 1 i g. J erkennbar, trügt der Heber 27 für die beispielhafte scchspoligc Maschine sechs solche sich radial erstreckende lleberarmc 51. Die Reibhemmung beim Einsetzen der Spule 41 (die von geeigneten Isolierkeilen begleitet sein kann) wird dadurch vermindert. daß der nachlaufende Wickelkopf 45 der äußeren oder führenden Spule 47 durch den Vorsprung 31 radial nach außen gedruckt wird, wodurch Raum für das Einsetzender inneren Spule 41 geschaffen wird.

Die Nacheilung des Startwicklungseinsetzens gegenüber dem Hauptwicklungseinsetzen ist klarer aus F i g. 6 erkennbar, wo die Hatiptwickliing bzw. äußere Spule 47 ein erhebliches Stück vor der Startwicklung bzw. innere Spule 41 liegt. Der Heber 27 drückt den oberen Wickelkopf der llaiiptwicklung 47 über die Enucn der Finger 15, während der Abstreifer 21 die nachfolgende .Startwicklung 41 in den Slander 11 einsetzt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der sich radial erstreckende Arm 51 des Hebers auf den sich radial erstreckenden Wickelkopfabwciser 29, der vom Rahmen getragen wird, ausgerichtet. Diese Teile liegen /wischen zwei benachbarten Spulen 41. so daß der Heberarm 51 mit dem führenden Teil der Spule 47 in Eingriff steht, sie vor den Spulen 41 in den Ständer führt und außerdem sicherstellt, daß der hintere, nachgezogenc Wickelkopf 45 der Spule 47 vom sich radial erstreckenden Vorsprung 29 nach außen gedruckt wird.

Der Vergleich der vereinfachten Fig. 6 und 7 dient zur Verdeutlichung einiger Vorteile der Erfindung. In F i g. 7 bewegt sich der Abstreifer 21 nach oben, um eine als Beispiel dienende Spule 87 zwischen ein Paar Finger zu drücken, von denen nur der Finger 15 sichtbar ist. Bei dieser herkömmlichen Arbeitsweise des Abstreifers 21 übt dieser hauptsächlich im Bereich der Pfeile 89,91 und 93 Kräfte auf die Spule 87 aus, wobei aus der Konzentration der Kräfte in diesem Bereich eine erhebliche Beschädigung der unteren Windungen der Spule 87 folgen kann. Durch Verwendung des Hebers 95 auf dem Abstreifer 21 gemäß F i g. 8 treten immer noch einige auf die beispielsweise dargestellte Spule 99 wirkende Kräfte im Bereich zwischen den Fingern 15 auf, wie durch den Pfeil 103 angedeutet ist. Jedoch tritt ein erheblicher Teil der für das Einsetzen der Spule 99 erforderlichen Kraft jetzt in dem Bereich des Pfeils 105 auf, in dem der Heber mit der Spule 99 in Eingriff steht; da in diesem Bereich keine Finger vorhanden sind, gibt das Zusammendrängen der Windungen keinen Anlaß zu einer Blockierung aufgrund der Drahtgröße.

Bei geeigneter Höhe und Form des Hebers 95 kann eine größere Anzahl von Windungen ohne Gefahr einer Blockierung in eine Nut eingesetzt werden. Der Blockierungszustand wird von einer Brückenwirkung der Drahtwindungen zwischen den Fingern hervorgerufen. Drahtdurchmesser von angenähert 55% bis 78% des Spalts zwischen benachbarten Fingern werden gewöhnlich besonders stark beschädigt, wenn mehr als 30 bis 35 Drahtwindungen nach der in F i g. 7 dargestellten bekannten Methode in eine Nut eingesetzt werden.

Die dem Abstreifer nächstliegenden untersten Windungen werden eingekeilt und abgeflacht, wenn zwei Drähte Seite an Seite zwischen zwei benachbarten Fingern gequetscht werden.

Der Grund für diese Blockierung ist die Reibung /wischen drm Draht und dem Finger, die mit zunehmender Anzahl von Windungen zu einer progressiv verMärkten Kraft und Abflachung führt. Bei Verwendung des bekannten Abstreifers nach Fig. 7 drückt die Rippe des Abstreifers nach oben auf die Spulen, so daß die größte Beschädigung der Windungen unmittelbar neben dem Abstreifer auftritt, während die höheren Windungen entsprechend weniger beschädigt werden und die Beschädigung natürlich bei geringerer Windungszahl geringer ist. Bei dem in F i g. 8 dargestellten Abstreifer mit Heber wird der obere Wickelkopf /wischen den Fingern nach oben gezogen, anstatt von der Rippe des Abstreifers /wischen den Fingern vollständig nach oben gedrückt zu werden. Die Verwendung eines solchen Hebers erlaubt das Einsetzen einer erheblich größeren Windungszahl, als es bei Verwendung ohne den Heber möglich wäre; sechzig oder mehr Drahtwindungen können auf diese Weise zufriedenstellend eingebracht werden. Die rechten Teile der F i g. 2 und 3 /eigen die Beendigung des Einbringens der Hauptwicklung bei noch unvollständigem Einsetzen der Startwicklung. Die weitere Aufwärtsbewegung des Abstreifers 21 um beispielsweise weitere 2.5 cm wird das Einbringen der Startwicklung vollenden und einen Ständer schaffen, wie er in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist. Dieser Ständer sieht den auf bekannte Weise hergestellten Ständern sehr ähnlich und besitzt untere Hauptwikkelköpfe 45. obere Hauptwickelköpfe 43. obere Startwickelköpfe 39 und untere Startwickelköpfe 49. Die Startwicklung sieht üblich aus. |edoch sind einerseits die oberen Hauptwickelköpfe 43 bei 67 infolge des Durchgangs des Heberarms 51 jeweils nach außen und andererseits die unteren Wickelköpfe 45 dadurch bei 69 nach außen gedruckt oder gehalten, da sie mittels der sich radial erstreckenden Wickelkopfabweiser 29 und 31 nach außen gedruckt wurden.

Unter nochmaligem kurzen Bezug auf Fig. 1 sei bemerkt, daß die Heberarme 51 an den Enden 107, die die radial am weitesten außenliegenden Teile des Hebers sind, im Gegensatz zum üblichen Herberaufbau so geformt sind, daß sie sich an die Finger anpassen. Wie dargestellt, ist die innenliegende Kante der Finger konvex und das außen liegende Ende des Hebers 107 konkav, so daß keine Spalte verbleiben, in die Drahtwindungen fallen könnten, was zu einer Drahtbeschädigung und einer möglichen Maschinenbeschädigung führen könnte.

Während beispielsweise die Vorsprünge, die den nachgezogenen Wickelkopf der Hauptwicklung radial nach außen drücken, einfach als verlängerte Keilführung dargestellt wurden, könnten diese Vorsprünge durch viele verschiedene sich radial erstreckende Anordnungen gebildet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einsetzen von äußeren und inneren, einander überlappenden Spulen in die Ständernuten einer elektrischen Maschine, mit einer Vielzahl langgestreckter, im Kreis angeordneter und aufrechtstehender Finger zum Tragen der Spulen und mit einem Abstreifer, der axial durch die Ständerbohrung beweglich ist, um die Spulen in einem einzigen Arbeitshub durch die Bohrung und nach außen in die Nuten zu stoßen, und wobei der Abstreifer jeweils einen Heber für jeden vorlaufenden Wickelkopf der äußeren Spulen hat, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein sich radial nach außen erstreckender Wickelkopfabweiser (29, 31) an den den Heberarmen (5t) gegenüberliegenden Fingern (13,15,17,19) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heberarme (51) jeweils die äußeren Spulen (<*/) ein erhebliches Stück vor den inneren Spulen (4!) durch die Ständerbohrang drucken, so daß Raum für das nachfolgende Einsetzen der inneren Spulen entsteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder /. dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkopfabweiser (29, 31) stationär an den Fingern (13,15,17,19) befestigt sind.

4. Verfahren zum Einsetzen von äußeren und inneren Spulen in die Ständernuten einer elektrischen Maschine, bei dem zunächst die inneren und sodann die laßeren Spulen /wischen einer Anzahl von im Kreis angeordneten, aufrechistehenden Fingern derart angeordnet werden, daß sich innere und äußere Spulen überlappen, bei dem dann der Ständer so über den Fingern ungeordnet wird, daß die Ständernuten auf die Spalten zwischen den Fingern ausgerichtet sind, und bei dem schließlich die inneren und die äußeren Spulen in die Ständernuten gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgezogenen Wickelköpfe der äußeren Spulen radial nach außen gedruckt werden, um Raum für das Einsetzen der inneren Spulen zu schaffen, und daß die vorlaufenden Wickelköpfe der inneren Spulen axial erheblich nacheilend zwischen den Wickelköpfen der äußeren Spulen eingezogen werden.

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