DE2728635A1

DE2728635A1 - Verfahren zur herstellung der zylindrischen laeuferwicklung einer kernlosen elektrischen maschine

Info

Publication number: DE2728635A1
Application number: DE19772728635
Authority: DE
Inventors: Hajime Kojima; Yoshimiisu Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1978-01-05
Also published as: NL177368B; JPS533603A; DE2728635B2; HK17085A; FR2357095A1; DE2728635C3; GB1583507A; US4110901A; JPS6037686B2; NL7707183A; NL177368C; FR2357095B1

Description

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD., OSAKA (JAPAN)

Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine aus einem mit einer Isolierbeschichtung versehenen Leiterdraht, der von einer Vorratsspule abgezogen und durch einen Spulenwickler zu einer zylindrischen Spule gewickelt wird.

Bei den mit diesem Verfahren angesprochenen elektrischen Maschinen ist der Läufer in einem entsprechend zylindrischen Luftspalt angeordnet, der den aus einem Dauermagneten gebildeten zentralen Ständer umgibt. Dabei ist für den Stromanschluß der Läuferwicklung beispielsweise nach der US-PS 3 360 668 vorgesehen, an der einen axialen Stirnseite der

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fungen für d

Spule zur Gewinnung der maßgeblichen Anzapfungen für die von der Polzahl der Maschine abhängigen Teilspulen durch ein jeweiliges Herausschleifen einer bestimmten Drahtlänge entsprechende AnSchlußschlaufen für die Kollektorlamellen ausgebildet werden. Mit diesen Anschlußschlaufen werden die Kollektorlamellen einzeln verlötet, wozu es erst erforderlich ist, die an den Schlaufen noch vorhandene Isolierbeschichtung abzunehmen und dann an dem blanken Draht das Lot anzubringen, um das Verlöten mit den Kollektorlamellen zu ermöglichen. Diese Handhabung ist damit ziemlich aufwendig und außerdem in der Einzelheit nachteilig, daß es damit leicht zu einer KurzSchlußbildung kommt, weil für das Verlöten der einzelnen Kollektorlamellen falsche Anschlußschlaufen deshalb ausgewählt werden, weil beim Blankmachen der herausgeschleiften Teillängen des Leiterdrahtes und/oder beim Anbringen des Lotes bzw. bei einem zur Formgebung noch vorgesehenen Heißpreßvorgang die durch den Wickelvorgang bestandene ursprüngliche Ordnung der Anschlußschlaufen/der darauf abgestellte Lötvorgang gestört wurde. Diese aufwendige Handhabung und alle damit verbundenen Störquellen treten dort bei der Herstellung solcher zylindrischer Läuferwicklungen entsprechend vervielfacht auf, wo die Anzahl der anzuzapfenden Teilspulen größer ist.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine bereitzustellen, das für den an der einen axialen Stirnseite vorgesehenen Stromanschluß eine einfachere Anzapfung der einzelnen Teilspulen der Läuferwicklung zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Abzugs des Leiterdrahtes von der Vorratsspule die Isolierbeschichtung abschnittsweise an den vorbestimmten Teillängen des Drahtes entfernt wird, die bei der fertigen Läuferwicklung an dieser einen axialen Stirnseite bzw. an einer dort ausgebildeten Kante liegen, die für diesen Anschluß mit den einzelnen Kollektorsegmenten vorgesehen ist. Dabei kann die-

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ses abschnittsweise Entfernen der Isolierbeschichtung beispielsweise dadurch vorgenommen werden, daß bei einer jeweiligen Unterbrechung des Abzuges des Leiterdrahtes von der Vorratsspule die betreffende Teillänge des Drahtes in ein aus einem Lot gebildetes Schmelzbad eingetaucht wird, das folglich aufgrund der für das Lot aufrecht erhaltenen Schmelzwärme die beispielsweise aus Polyurethan gebildete Isolierbeschichtung auflöst. Die Eintauchzeit ist dabei dann so bemessen, daß nach diesem Auflösen der Isolierbeschichtung das Lot an dem dann blanken Draht anhaften und nach der Wiederaufnahme der Bewicklung noch aushärten kann, bevor die mit dem folglich ausgehärteten Lot beschichtete Teillänge des Drahtes die Stelle an der einen axialen Stirnseite der Läuferwicklung erreicht, an welcher der spätere Anschluß an die einzelnen Kollektorlamellen bzw. eine sonstige Stromzuführung stattfindet. Es 1st damit gewährleistet, daß bei dieser Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine keine Unregelmäßigkeiten vorkommen, weil die für die Entfernung der Isolierbeschichtung vorbestimmten Teillängen des Drahtes genau festliegen und darauf der Aufstellort eines solchen beispielsweise vorgesehenen Schmelzbades an einer Stelle zwischen der Vorratsspule und dem eigentlichen Spulenwickler genau eingestellt werden kann. Der Herstellungsablauf 1st mithin ziemlich unkompliziert und kann daher weitgehend selbsttätig erfolgen, so daß die Fertigung solcher Läuferwicklungen entsprechend billiger kommt.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen erfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine kernlose elektrische Maschine bekannter Ausbildung,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Perspektivansicht des Läufers dieser elektrischen Maschine,

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Fig. 3 die Abwicklung der zylindrischen Läuferwicklung des Läufers gemäß Flg. 2,

Fig. 4 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung

der Bewicklung dieses Läufers,

Fig. 5 die gesamte Vorrichtung in schematischer

Darstellung zur Herstellung einer solchen Läuferwicklung,

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab die Perspektivansicht einer mit der Vorrichtung gemäß Fig. 5 hergestellten Läuferwicklung,

Fig. 7 den Längsschnitt durch einen mit der Läuferwicklung gemäß Fig. 6 versehenen Läufer mit gleichzeitiger Darstellung von dessen elektrischem Anschluß an einzelne Kollektorlamellen,

Fig. 8 die Perspektivansicht des fertigen Läufers

gemäß Fig. 7 und

Fig. 9 die Vorrichtung gemäß einer alternativen Aus-

fUhrungsform in schematischer Darstellung zur Herstellung einer zylindrischen Läuferwicklung«

Die im Umfang der Herstellung ihrer zylindrischen Läuferwicklung interessierenden kernlosen elektrischen Maschinen umfassen ein im wesentlichen topfförmiges Joch 1, das aus einem magnetischen Material besteht und den Ständer S der Maschine bildet. An dem Joch 1 ist mittels eines Isolierstückes 2 ein zylindrischer Dauermagnet 3 befestigt, der zu dem Joch 1 hin von einem zylindrischen Luftspalt 8 umgeben ist. Der Luftspalt 8 nimmt einen ebenfalls im wesentlichen topfförmigen Läufer R auf, der mit einer an einer Isolierplatte 6 angeordneten zylindrischen Läuferwicklung 7 versehen ist. Die Isolierplatte 6 trägt außerdem noch die zentrale Stütz- bzw.

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Lagerwelle 5 des Läufers, die an dem Ständer S In zwei Wellenlagern 9 drehbar gelagert 1st. An der Oberseite der Isolierplatte 6 sind die einzelnen Kollektorlamellen oder -segmente angeordnet, mit denen für die Stromzuführung an die Läuferwicklung 7 vorgesehene Bürsten 10 in Berührung gehalten sind und welche an einem jeweiligen Anschlußende 11 eine Lötverbindung mit den einzelnen Anschlußschlaufen 12 der einzelnen Teilspulen der Läuferwicklung 7 haben, die an diesen Teilspulen durch ein Herausschleifen einer jeweiligen Teillänge des Leiterdrahtes gebildet sind, aus welchem die Läuferwicklung aufgebaut ist. Die Anschlußschlaufen 12 sind dabei an der einen axialen Stirnseite der Läuferwicklung 7 ausgebildet, deren einzelne Teilspulen 13 durch eine in diagonaler Richtung vorgenommene Bewicklung der in Fig. 4 angedeuteten Weise die in Fig. 3 gezeigte dreieckförmige Gestaltung erhalten können oder alternativ dazu auch eine eher rhombenförmige Ausbildung.

Eine erfindungsgemäße Läuferwicklung 24 hat im Gegensatz dazu an der für die Stromzuführung vorgesehenen axialen Stirnseite bzw. genauer entlang einer an dieser Stirnseite ausgebildeten erhabenen Kante 25 von der sonst vorhandenen Isolierbeschichtung befreite Abschnitte d des Isolierdrahtes 22, aus dem die Läuferwicklung aufgebaut ist. Für diese abschnittsweise Entfernung der Isolierbeschichtung kann beispielsweise die in Fig. 5 schematisch gezeigte Vorrichtung verwendet werden, die eine von einem Ständer 20 angeordnete Vorratsspule 21 für den Leiterdraht 22 umfaßt, der von dieser Vorratsspule durch den nicht näher gezeigten Spulenwickler unter Zwischenschaltung mehrerer Umlenkrollen 23 abgezogen wird. An einem Ort zwischen der Vorratsspule 21 und dem genannten Spulenwickler, welcher also die eigentliche Läuferwicklung 24 herstellt, ist ein Behälter 27 aufgestellt, der ein aus einem Lot gebildetes Schmelzbad 26 aufnimmt. In dieses Schmelzbad 26 wird mittels eines oberhalb des Behälters 27 angeordneten Stössels 28 eine betreffende Teillänge des Leiterdrahtes 22 zum Wegschmelzen der Isolierbeschichtung an den vorbestimmten Stellen d eingetaucht, wobei für dieses

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Eintauchen der Spulenwickler jeweils abgestoppt wird, so daß dabei dann auch das aufgeschmolzene Lot an dem nach der Entfernung der Isolierbeschichtung blanken Draht anhaften kann. Wenn mithin nach einer entsprechenden Zeitspanne die durch den Stössel 28 in das Schmelzbad 26 eingetauchte Teillänge des Drahtes 22 wieder aus dem Schmelzbad aufgetaucht ist, dann ist diese Teillänge des Drahtes mit dem Lot überzogen, so daß also entlang der Kante 25 der Läuferwicklung 24 Teillängen d des Drahtes liegen, die anstelle der sonst vorgesehenen Isolierbeschichtung mit Lot versehen sind. Diese mit Lot versehenen Stellen d werden also dort entlang der Kante der Läuferwicklung 24 zur Ausbildung gebracht, wo bei den bis jetzt bekannten Maschinen die erläuterten Anschlußschlaufen zum Anzapfen der einzelnen Teilspulen der Läuferwicklung vorgesehen sind, wobei es ohne weiteres möglich ist, pro Teilspule auch mehrere solcher jeweils mit Lot überzogener Abschnitte d vorzusehen, um entsprechend verbesserte Anschlußverhältnisse an die einzelnen Kollektorlamellen zu schaffen.

Für eine beispielsweise vorgesehene AusfUhrungsform einer erfindungsgemäßen Läuferwicklung kann ein Leiterdraht mit einem Kerndurchmesser zwischen 0,05 und 1,0 mm verwendet werden, der dann beispielsweise mit Polyurethan einer Dicke zwischen 20 und 30 Mikrons beschichtet ist. Diese Isolierbeschichtung kann durch Eintauchen in das Schmelzbad eines Lotes entfernt werden, das auf einer Temperatur zwischen 350 und 400° C gehalten ist, wobei die Eintauchzeit zwischen 2 und 10 Sekunden betragen sollte. Alle für die einzelnen Teilspulen der Läuferwicklung 24 auf diese Weise mit einem Lot überzogenen Abschnitte d des Leiterdrahtes 22 werden dann bei der fertigen Läuferwicklung mit den einzelnen Kollektorlamellen bzw. -Segmenten 30 verlötet, die an der Oberseite der zur Halterung der Läuferwelle 29 vorgesehenen Isolierplatte 31 angeordnet sind, wobei sich die einzelnen Kollektorlamellen oder -segmente im wesentlichen radial zur Achse der Läuferwicklung erstrecken, wie es besonders deutlich aus Fig. 8 erkennbar ist. Die Isolierplatte 31 hat dabei

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zweckmäßig einen mit dem Innendurchmesser der Läuferwicklung 24 Übereinstimmenden Durchmesser, und die einzelnen Kollektorlamellen oder -segmente 30 erstrecken sich zweckmäßig bis an den Rand dieser Isolierplatte, so daß das Lot 32, mit welchem die einzelnen Abschnitte d des Leiterdrahtes 22 überzogen sind, auch zur Verbindung mit den Kollektorlamellen kommt, sobald sich die Wärmeeinwirkung eines Lötkolbens 33 auswirkt. Es sei dabei noch erwähnt, daß auch die Anfangsund Endstücke des Leiterdrahtes an derselben axialen Stirnseite der Läuferwicklung liegen können, wobei es bei einer entsprechenden Einstellung des Spulenwicklers und bei einer entsprechenden Steuerung der Entfernung der Isolierbeschichtung möglich ist, auch diese Drahtenden bereits ohne Isolierbeschichtung und mit einem Lot versehen zur Anordnung an die Kante 25 der Läuferwicklung 24 zu bringen, so daß auch deren Verbindung mit einer der Kollektorlamellen gewährleistet ist.

Die abschnittsweise Entfernung der Isolierbeschichtung kann anstelle durch das Schmelzbad eines Lotes auch dadurch vorgenommen werden, daß entlang des Weges des Leiterdrahtes 22 von der Vorratsspule hin zu dem Spulenwickler ein Solenoid zwischen zwei entsprechenden Umlenkrollen 23 angeordnet wird, durch welches hindurch während eines entsprechenden Abstoppens des Spulenwicklers ein elektrischer Strom hoher Frequenz geschickt wird. Das Solenoid 34 ist dabei zweckmäßig in einer sauerstofflosen Atmosphäre angeordnet, um so mit Sicherheit zu gewährleisten, daß während dieses Stromdurchganges die Isolierbeschichtung des Leiterdrahtes 22 entfernt wird. Nach diesbezüglichen Erfahrungswerten reicht hler ein Stromstoß einer Frequenz von etwa 500 KHz bis etwa 3 MHz über etwa 2 bis 10 Sekunden aus, um bei einer Temperatur zwischen etwa 350 und 450° C der sauerstofflosen Atmosphäre die Isolierbeschichtung vergleichbarer Größe an einem Leiterdraht mit dem vorerwähnten Kerndurchmesser zu entfernen.

Sofern die Isolierbeschichtung auf der Basis eines Polyesters oder einem sonstigen, mittels dieser Maßnahmen nur schwierig oder überhaupt nicht zu entfernenden Material bestehen soll-

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te, ist es ratsam, die Isollerbeschichtung mechanisch abzukratzen oder zumindest anzuritzen, so daß die Isolierbeschichtung dann in einem zwischen zwei Elektroden aufrecht erhaltenen Lichtbogen, mit dem eine hinreichend größere Schmelzwärme aufgebracht werden kann, dann vollständig entfernt wird. Auch andere Maßnahmen sind in dieser Hinsicht ohne weiteres vorstellbar, ohne daß darauf besonders hingewiesen werden muß.

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^Verfahren zur Herstellung der zylindrischen Läuferwicklung einer kernlosen elektrischen Maschine aus einem mit einer Isolierbeschichtung versehenen Leiterdraht, der von einer Vorratsspule abgezogen und durch einen Spulenwickler zu einer zylindrischen Spule gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet , daß während des Abzuges von der Vorratsspule die Isolierbeschichtung von dem Leiterdraht abschnittsweise an vorbestimmten Teillängen des Drahtes entfernt wird, die bei der fertigen Läuferwicklung an deren zum Anschluß an Kollektorlamellen bzw. -Segmente der Maschine ausgebildeten einer axialen Stirnseite liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenwickler während jeder abschnittsweisen Entfernung der Isolierbeschichtung von dem Leiterdraht abgestoppt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zur abschnittsweisen Entfernung der Isolierbeschichtung die entsprechende Teillänge des Drahtes in ein aus einem Lot gebildetes Schmelzbad eingetaucht wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchzeit in das aus dem Lot gebildete Schmelzbad auf eine zum Überziehen der blanken Teillänge des Drahtes mit dem Lot ausreichende Dauer eingestellt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß bei einer aus Polyurethan bestehenden Isolierbeschichtung die Temperatur des Schmelzbades auf 350 bis 450 ° C eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur abschnittsweisen Entfernung der Isolierbeschichtung ein mit Wechselstrom hoher Frequenz belastbares Solenoid vorgesehen ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid in einer sauerstofflosen Atmosphäre angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur abschnittsweisen Entfernung der Isolierbeschichtung ein zwischen zwei Elektroden aufrecht erhaltener Lichtbogen zur Beeinflussung der mechanisch angeritzten Isolierbeschichtung vorgesehen ist.

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