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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kabel zur Wicklung einer Spule,
sowie einen Wicklungsträger,
die zusammen eine in verteilter Weise in eine Vielzahl von Nuten
gewickelte Spule bilden.
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Es
werden drei Beispiele eines bekannten Spulenwicklungsverfahrens
zur Erzeugung eines erforderlichen Magnetfelds durch Wickeln eines
Leitungsdrahts in eine vorbestimmte Nut eines Ständers oder dergleichen nachfolgend
beschrieben:
- (1) Ein Verfahren besteht darin,
zuerst eine Einzelleitung eines Leitungsdrahts in einen Ring mit mehreren
Windungen zu wickeln, worauf der Ring des Leitungsdrahts in die
vorbestimmte Nut des Stators mittels einer Einsetzeinrichtung eingesetzt
wird, d.h. mittels einer Vorrichtung und Einsetzen eines Rings eines
Leitungsdrahts in die vorbestimmte Nut nacheinander in der Weise, dass
diese einzeln nacheinander von unten nach oben gedrückt werden,
um ein vorbestimmtes Magnetfeld erzeugen zu können.
- (2) In einem anderen Verfahren wird, falls es sich bei den Nuten
in einem Ständer
um halbgeschlossene Nuten handelt, wobei die Umfangsbreite der Nutöffnung parallel
zur axialen Richtung der Nut kleiner als die maximale Umfangsbreite
der Innenseite der Nut ist, ein Leitungsdraht direkt um die vorbestimmte
Nut unter Verwendung einer Düseneinrichtung,
d.h. einer Vorrichtung gewickelt, die sich in der Nut und um die
Nut bewegt, während
ein Leitungsdraht Stück
für Stück von der Düse derselben
zugeführt
wird, wobei durch die Spule ein vorbestimmtes Magnetfeld erzeugt
werden kann.
- (3) In einem weiteren Verfahren wird ein flacher Leitungsdraht
mit einer rechteckigen Querschnittsfläche in eine kiefernadelförmige Form oder
eine V-Form gebracht, wobei der kiefernadelförmige rechteckige Draht in
die vorbestimmte Nut eines Ständers
eingesetzt wird, nachfolgend elektrisch der flache Leitungsdraht
durch Zusammenlöten
der Enden des flachen Leitungsdrahts verbunden wird, und wobei ein
vorbestimmtes Magnetfeld erzeugt werden kann. Es wird in diesem
Zusammenhang auf die japanische Patentschrift JP 63-274 335, 1 bis 13 auf
den Seiten 2 bis 4 verwiesen.
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Die
vorstehend gemäß (1) bis
(3) beschriebenen Wicklungsverfahren weisen jedoch die nachfolgenden
Probleme auf.
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Das
in (1) beschriebene Spulenwicklungsverfahren erfordert eine große Spulenwicklungsvorrichtung
wie eine Einsetzeinrichtung, so dass für die Einsetzeinrichtung und
die weitere Ausrüstung
erhebliche Kosten anfallen. Ferner weist das vorstehend in (1) beschriebene
Spulenwicklungsverfahren Schwierigkeiten beim Halten eines Leitungsdrahts oder
eines flachen Leitungsdrahts in einer bestimmten Richtung während des
Wickelns durch die Einsetzeinrichtung auf.
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Ferner
erfordert das in (2) beschriebene Spulenwicklungsverfahren das Wickeln
eines Leitungsdrahts in eine Nut Windung für Windung, so dass der Leitungsdraht
in dem Schlitz mit größer werdender
Wicklungsgeschwindigkeit nicht richtig angeordnet wird. Im Ergebnis
vermindert sich der Schichtungsfaktor bzw. der Dichtefaktor der
Leitungsdrähte in
einer Nut, und es kann daher das erforderliche Magnetfeld nicht
erzeugt werden. Obwohl es möglich
ist, das Wicklungsverfahren, bei dem der Leitungsdraht vollständig gewickelt
wird, in der Weise zu ändern, dass
dies mit einer niedrigeren Geschwindigkeit durchgeführt wird,
wobei eine Verbesserung des Schichtungs- bzw. Dichtefaktors der
Leitungsdrähte in
einer Nut erreicht wird, werden jedoch die Herstellungsgeschwindigkeit
und damit die Produktivität
im Ergebnis vermindert, wenn die Leitungsdrähte so weit wie möglich dicht
gewickelt werden. Wird ferner das in (2) beschriebene Spulenwicklungsverfahren bei
einer verteilten Wicklung angewendet, dann tritt das Problem des
Haltens der Leitungsdrähte
in einer Nut parallel zur axialen Richtung der Nut auf, wodurch
es schwierig wird, eine Vielzahl von Leitungsdrähten entsprechend der Form
der Nut auszurichten.
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Bei
dem in (3) angegebenen Spulenwicklungsverfahren, bei dem ein flacher,
in eine Kiefernadelform gebrachter Leitungsdraht in eine Nut eingesetzt
wird, ist es möglich,
eine Vielzahl von Leitungsdrähten
in die Nut ohne Verursachen eines unerwünschten Raums einzusetzen,
so dass der Vorteil erzielt wird, dass der Schichtungs- bzw. Dichtefaktor der
Leitungsdrähte
in einer Nut verbessert wird. Das in (3) angegebene Spulenwicklungsverfahren
weist jedoch das Problem auf, dass eine Anzahl von Blättern eines
Isolationspapiers zur Bereitstellung einer Isolation zwischen dem
Ständer
und dem flachen Leitungsdraht erforderlich ist, da ein Ständer eine
Vielzahl von Nuten aufweist und somit viele Arbeitsstunden erforderlich
sind, die die Produktivität
vermindern.
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Bei
dem in (3) beschriebenen Spulenwicklungsverfahren besteht eine Anzahl
von Schweißpunkten
zwischen den kiefernadelförmigen
flachen Leitungsdrähten,
sodass ebenfalls viele Arbeitsstunden erforderlich sind und sich
daher erhöhte
Kosten und eine verminderte Produktivität ergeben. Ferner weist das
gemäß (3) vorstehend
beschriebene Spulenwicklungsverfahren ein Problem auf, dass eine Beschränkung auf
Anwendungen mit relativ niedriger Spannung besteht, da die kiefernadelförmigen flachen
Leitungsdrähte
nur einen geringen Freiheitsgrad bei der Bestimmung der Anzahl der
Windungen zulassen. Der Durchmesser des Ständers wird mit der Anzahl der
Windungen vergrößert, so
dass es insgesamt schwierig wird, die Anzahl der Windungen zur vergrößern.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kabel für eine Spulenwicklung
und einen Wicklungsträger
(Magnetkern, Ständerkern,
Läuferkern)
derart auszugestalten, dass beide zusammen in Verbindung mit einer
hohen Spannung anwendbar sind, wobei eine Steigerung der Produktivität und eine
Verminderung der Kosten gewährleistet
ist und wobei es möglich
ist, eine Vielzahl von Leitungsdrähten entsprechend der Form
einer Nut auszurichten.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den in den Patentansprüche angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst die nachfolgenden Merkmale zur Lösung der
vorstehend beschriebenen Aufgabe.
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Das
Kabel der Wicklungsspule, bei welcher eine Vielzahl von Leitungsdrähten gebündelt ist
zum Wickeln einer Vielzahl von Leitungsdrähten in eine Vielzahl von Nuten
in einem Wicklungsträger
(Magnetkern, Ständerkern
bzw. Ständer
oder Stator, Läuferkern
bzw. Läufer),
und wobei jedes Ende der Vielzahl der Leitungsdrähte mit verschiedenen Drähten der
selben verbunden ist, wobei eine Spule gebildet wird, die in einer
Vielzahl von Nuten in einer verteilten Weise gewickelt ist.
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Alternativ
sind bei dem Kabel zur Wicklung einer Spule gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Vielzahl von Leitungsdrähten
gebündelt
für eine Wicklung
der Vielzahl der Leitungsdrähte
in drei oder mehr Nuten in einem Wicklungsträger, und jedes Ende der Vielzahl
der Leitungsdrähte
ist mit unterschiedlichen Drähten
der selben verbunden, wodurch eine Spule gebildet wird, die kontinuierlich
in drei oder mehr Nuten gewickelt ist.
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Alternativ
sind bei dem Kabel zur Wicklung einer Spule gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Vielzahl von Leitungsdrähten
zum Wickeln der Vielzahl der Leitungsdrähte in eine Vielzahl von Nuten
in einem Wicklungsträger
gebündelt,
und jedes Ende der Vielzahl der Leitungsdrähte ist mit unterschiedlichen
Enden der Drähte
derselben verbunden, wodurch eine Vielzahl von Polen in dem Wicklungsträger gebildet
wird.
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Alternativ
sind bei dem Kabel zur Wicklung zu einer Spule gemäß der vorliegenden
Erfindung ein erster Leitungsdraht und ein zweiter Leitungsdraht miteinander
gebündelt
zur Wicklung des ersten Leitungsdrahts und des zweiten Leitungsdrahts
in einer Vielzahl von Nuten in einem Wicklungsträger, und ein Ende des ersten
Leitungsdrahts ist mit einem Ende des zweiten Leitungsdrahts, der
aus der selben Nut austritt, aus der das andere Ende des ersten
Leitungsdrahts austritt, verbunden, wodurch eine Spule, bestehend
aus den ersten und zweiten Leitungsdrähten gebildet wird.
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Durch
diese Anordnung ist es möglich,
einen Fertigungsvorgang durchzuführen
zum Wickeln eines Leitungsdrahts in eine Vielzahl von Nuten in einem
Fertigungsablauf, wobei die Produktivität vergrößert wird. Hierbei sind keine
großen
Wicklungsanlagen wie eine Einsetzeinrichtung erforderlich, so dass
die Verwendung eines kiefernadelförmigen flachen Leitungsdrahts
nicht nötig
ist und die damit in Zusammenhang stehenden Kosten vermindert sind. Es
ist ferner möglich,
eine Vielzahl von Leitungsdrähten
zu wickeln, wobei die Vielzahl der Leitungsdrähte gut ausgerichtet sind und
daher die Leitungen in einer gut ausgerichteten Weise gewickelt
werden. Es ist ferner möglich,
andere Leitungsdrähte
als flache Leitungsdrähte,
die in Kiefernadelform ausgebildet sind, zu verwenden, so dass eine
Anwendung im Bereich höherer
Spannungen möglich
ist.
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Alternativ
wird das vorstehend beschriebene Kabel zur Wicklung einer Spule
an vorbestimmten Intervallen gebogen, wodurch eine Wellenform gebildet wird.
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Das
Kabel zur Wicklung einer Spule kann somit in einer Vielzahl von
Nuten eingesetzt werden, in dem lediglich das Kabel zur Wicklung
einer Spule in eine Vielzahl von Nuten eingesetzt wird, da das Kabel
in vorbestimmten Abständen
gebogen ist und hierdurch eine Wellenform erhält. Alternativ kann beispielsweise
durch das Biegen des Kabels zum Wickeln einer Spule entsprechend
den Abmessungen eines Ständers
das Spulenende, d.h. ein Teil des Kabels zur Wicklung einer Spule,
das eine Nut überschreitet,
klein gehalten werden, wodurch der gesamte Wicklungsträger in seinen
Abmessungen kompakt ausgeführt
werden kann. In einer weiteren Alternative kann beispielsweise das
Kabel zur Wicklung einer Spule entsprechend den Abmessungen eines
Ständers
(Wicklungsträger)
gebogen werden, sodass in der praktischen Ausführung die erforderliche Kabellänge minimal
wird.
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Alternativ
kann das vorstehend beschriebene Kabel zur Wicklung einer Spule
mit einer darauf angeordneten isolierenden Beschichtung ausgestattet
sein.
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Wird
somit auf dem Kabel zur Wicklung einer Spule eine isolierende Beschichtung
aufgebracht, dann ist es nicht länger
erforderlich, ein Blatt eines Isolationspapiers in jeder Nut anzuordnen,
wodurch ein Herstellungsvorgang zum Einbringen eines Blatts eines
isolierenden Papiers in jede Nut vermieden und somit die Produktivität verbessert
wird.
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Alternativ
ist für
das vorstehend beschriebene Kabel zur Wicklung einer Spule die Nut
in einem Ständer
als Wicklungsträger
ausgebildet.
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Alternativ
kann zu dem vorstehend beschriebenen Kabel zur Wicklung einer Spule
die Nut als geschlossene Nut ausgeführt sein, und es kann das Kabel
zur Wicklung einer Spule in die geschlossene Nut als eine Fadenwicklung
eingesetzt werden.
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Alternativ
erstreckt sich der Bereich der folgenden Erfindung auch auf einen
Läufer
als Wicklungsträger.
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Die
Erfindung betrifft alternativ eine Werkzeugmaschine, wobei ein Werkzeugteil
vorgesehen ist zum Bündeln
einer Vielzahl von Leitungsdrähten bei
gleichzeitigem Aufrechterhalten der Ausrichtung der Vielzahl der
Leitungsdrähte,
wobei der Werkzeugteil mit einer Öffnung ausgestattet ist, deren Querschnittsflächenform
gleich der Querschnittsflächenform
einer Nut in dem Wicklungsträger
ist und die Ausrichtung der Vielzahl der Leitungsdrähte durch
diese Öffnung
gebildet wird.
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Durch
diese Anordnung ist es möglich,
eine Vielzahl von Leitungsdrähten
in die Nut einzusetzen bzw. zu wickeln unter Aufrechterhaltung der
gesamten Querschnittsflächenform
einer Vielzahl von Leitungsdrähten,
die im Wesentlichen die gleiche ist wie die Querschnittsflächenform
der Nut, sodass der Schichtungs- oder Dichtefaktor der Leitungsdrähte in einer
Nut verbessert wird.
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Alternativ
kann die vorstehend beschriebene Wicklungswerkzeugmaschine in der
Weise ausgestaltet sein, dass jede der Vielzahl der Leitungsdrähte in der Öffnung gleiten
kann.
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Durch
diese Anordnung ist es möglich,
ohne Probleme eine Vielzahl von Leitungsdrähten zu biegen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Spulenwicklungsverfahren, wobei eine
Vielzahl von Leitungsdrähten
gebündelt
wird und deren gesamte Querschnittsflächenform etwa derjenigen der
Querschnittsflächenform
einer Nut eines Wicklungsträgers
entspricht, wobei die Vielzahl der Leitungsdrähte kontinuierlich in drei
oder mehr Nuten gewickelt wird und jedes Ende des Bündels der
Vielzahl von Leitungsdrähten
mit unterschiedlichen Leitungsdrähten
bzw. zwischen unterschiedliche Leitungsdrähte derselben verbunden ist,
wodurch eine Spule gebildet wird, die kontinuierlich in drei oder
mehr Nuten gewickelt ist.
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Mittels
dieser Anordnung ist es möglich,
eine Vielzahl von Leitungsdrähten
in die Nut zu wickeln unter Aufrechterhaltung der gesamten Querschnittsflächenform
einer Vielzahl von Leitungsdrähten,
die im Wesentlichen die gleiche ist wie die Querschnittsflächenform
der Nut, wodurch der Schichtungs- oder Dichtefaktor der Leitungsdrähte in einer
Nut verbessert wird.
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Alternativ
ist der vorstehend beschriebene Leitungsdraht ein flacher Leitungsdraht.
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Auf
diese Weise kann der Schichtungs- oder Dichtefaktor der Leitungsdrähte in einer
Nut im Vergleich zu einer Anordnung verbessert werden, bei der als
Leitungsdraht ein runder Leitungsdraht verwendet wird.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Herstellungsvorgang
zur Wicklung eines Leitungsdrahts in eine Vielzahl von Nuten in
einem Montagevorgang durchzuführen,
wodurch die Produktivität
verbessert wird, indem durch eine derartige Anordnung eine Vielzahl
von Leitungsdrähten
gebündelt
wird zum Wickeln der Vielzahl der Leitungsdrähte in eine Vielzahl von Nuten
in einem Wicklungsträger,
wobei jedes Ende der Vielzahl der Leitungsdrähte zwischen unterschiedlichen
Leitungen derselben verbunden ist, und auf diese Weise eine in eine
Vielzahl von Nuten in einer verteilten Weise gewickelte Spule gebildet
wird.
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Hierfür ist keine
große
Wickeleinrichtung wie eine Einsetzeinrichtung erforderlich, und
es wird ebenfalls die Verwendung eines kiefernadelförmig angespitzten
flachen Leitungsdrahts nicht erforderlich, wodurch die zugehörigen Kosten
vermindert werden.
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Ebenso
kann eine Vielzahl von Leitungsdrähten gewickelt werden, während die
Vielzahl der Leitungsdrähte
gut ausgerichtet ist und daher die Leitungsdrähte in gut ausgerichteter Weise
gewickelt werden können.
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Ferner
können
ebenfalls Leitungsdrähte
verwendet werden, die keine flachen, kiefernadelförmig ausgebildete
Leitungsdrähte
sind, wodurch eine Anwendung bei Hochspannungsspezifikationen Rechnung
getragen ist. Es ist ferner möglich,
die Leitungsdrähte
für einen
Motor mit großer
axialer Länge
zu wickeln, bei dem das Wickeln der Leitungsdrähte in die Nut unter Verwendung
einer Einsetzeinrichtung zum Einsetzen der Leitungsdrähte in eine
Nut schwierig wäre.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschreiben. Es zeigen:
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1A, 1B und 1C ein
Kabel zum Wickeln einer Spule gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F eine
Wicklungswerkzeugmaschine,
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3 eine
Darstellung eines Ständers,
bei dem in eine Vielzahl von Nuten desselben ein Kabel zum Wickeln einer
Spule gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird,
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4A und 4B Darstellungen
weiterer Ständer,
die geeignet sind zum Einsetzen eines Kabels zur Wicklung einer
Spule gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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5A und 5B weitere
geeignete Ständer
zum Einsetzen eines Kabels zum Wickeln einer Spule gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen. 1 veranschaulicht ein Kabel zur Wicklung
einer Spule gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel. 1B zeigt
das Kabel zur Wicklung einer Spule gemäß der Darstellung in 1A entsprechend
einen Blick der Richtung A. Schließlich zeigt 1C das Kabel
zur Wicklung einer Spule gemäß der Darstellung
in 1A entsprechend dem Blick B.
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Das
Kabel zur Wicklung einer Spule (nachstehend vereinfacht als "Kabel" bezeichnet) 10 entsprechend
der Darstellung in 1A bis 1C wird als
Kabel ausgebildet, in dem neun einzelne Leitungsdrähte 11 (beispielsweise
beschichtete Kupferdrähte)
miteinander gebündelt
werden. Dabei ist zu beachten, dass jeder der neun Leitungsdrähte 11 gemäß der Darstellung
in den 1A bis 1C mit (1)
bis (9) durchnummeriert ist. Es ist ferner zu beachten,
dass die Anzahl der Leitungsdrähte 11,
die das Kabel 10 bilden, nicht auf die Anzahl neun beschränkt ist.
Insbesondere können
beispielsweise neun einzelne Leitungen der Leitungsdrähte 11 gebündelt und
mittels eines Bands oder dergleichen an bestimmten Stellen zur Bildung
des Kabels zusammengehalten werden. Ferner können beispielsweise neun Einzeldrähte der
Leitungsdrähte 11 gebündelt werden
und können
zur Bildung eines Kabels mittels eines isolierenden Kunststofffilms
ummantelt werden. Im Falle der Ummantelung mit einem isolierenden
Kunststofffilm ist eine Isolation mittels eines Papierstücks in jeder
Nut eines Ständers
nicht länger
erforderlich, wodurch ein Vorgang zum Einsetzen eines isolierenden
Papierstücks
in jeder Nut vermieden wird und dadurch die Produktivität erheblich
gesteigert werden kann.
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Das
gemäß der Darstellung
in 1A gezeigte Kabel 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel kann
ebenfalls in eine Wellenform vorgeformt werden, indem es in vorbestimmten
Abständen
vor den Einsetzen in eine Vielzahl von Nuten in einem Ständer (als
Wicklungsträger)
gebogen wird. Mittels der vorherigen Formung des Kabels 10 in
eine Wellenform durch Biegen desselben in vorbestimmten Abständen wird
das Einsetzen des Kabels 10 in eine Vielzahl von Nuten
in einem Ständer
vereinfacht.
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Ferner
kann beispielsweise das Kabel 10 entsprechend der Länge jedes
Teils desselben gebogen werden, d.h. entsprechend des in die Nut
(in 1A als gestrichelter Bereich C veranschaulicht) einzusetzenden
Teils und entsprechend jedem Ende der Spule (in 1A als
gestrichelter Bereich D veranschaulicht). Entsprechend dem Biegen
des Kabels in dieser Form gemäß den Abmessungen
des Ständers
(der in Längsrichtung
vorliegenden Länge
der Nut und dem Abstand zwischen benachbarten Nuten) im Voraus können die
Spulenendbereiche (Spulenköpfe)
auf diese Weise klein ausgeführt
werden. Dies führt
zu einem kompakten Wicklungsträger,
und insbesondere zu einem kompakten Läufer als auch einem Motor,
einem Generator oder einer linearen Spule. Durch das Biegen des
Kabels 10 entsprechend der Größe eines Stators kann das Kabel 10 entsprechend
einer praktisch minimalen Länge
verwendet werden.
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Bei
dem Kabel 10 kann ferner nach dem Einsetzen in einer Vielzahl
von Nuten eines Ständers
jedes Ende einer Vielzahl von Leitungsdrähten 11 in dem Kabel 10 elektrisch
mittels eines Lötens
oder dergleichen zwischen den unterschiedlichen Kabeln 11 desselben
bei einem Spulenkopf zwischen zwei bestimmten kontinuierlichen Nuten
verbunden werden, wodurch eine einzelne Spule gebildet wird, bestehend
aus einem einzelnen Leitungsdraht, der in eine Vielzahl von Nuten
in einer verteilten Weise gewickelt ist.
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Ein
Verfahren zur Bildung einer einzelnen Spule bestehend aus einzelnen
Leitungsdrähten
unter Verwendung von neun Leitungsdrähten 11, deren Komponenten
(1) bis (9) in 1A gezeigt
sind, wird beispielhaft nachstehend beschrieben.
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Zuerst
werden die gebündelten
Leitungen der Leitungsdrähte 11 mit
den Komponenten (1) bis (9) in die vorgefertigten
sechs Nuten des Ständers eingesetzt.
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Danach
wird das rechte Ende (Komponente (1) in 1C)
mit der Nummer (1) des Leitungsdrahts 11 mit dem
linken Ende (Komponente (2) in 1B) der
Komponente (2) des Leitungsdrahts 11 verbunden.
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Danach
wird das rechte Ende (Komponente (2) in 1C)
der Komponente (2) des Leitungsdrahts 11 mit dem
linken Ende (Komponente (3) in 1B) der
Komponente (3) des Leitungsdrahts 11 verbunden.
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Danach
wird das rechte Ende (Komponente (3) in 1C)
der Komponente (3) des Leitungsdrahts 11 mit dem
linken Ende (Komponente (4) in 1B) der
Komponente (4) des Leitungsdrahts 11 verbunden.
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In
gleicher Weise werden nach der Verbindung jeder der Komponenten
(4) bis (8) der Leitungsdrähte 11 im Wechsel
das rechte Ende (Komponente (8) in 1C) der
Komponente (8) des Leitungsdrahts 11 mit dem linken
Ende (Komponente (9) in 1B) der
Komponente (9) des Leitungsdrahts 11 verbunden.
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Durch
Einsetzen der Komponenten (1) bis (9) der Leitungsdrähte 11 in
die sechs Nuten und durch Verbinden der Enden der unterschiedlichen Drähte der
Leitungsdrähte 11,
sodass sie keine geschlossene Schleife bilden, wird eine Einzelspule
gebildet, die aus einem einzigen Leitungsdraht unter Verwendung
der Komponenten (1) bis (9) der Leitungsdrähte 11 besteht.
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Dabei
ist zu beachten, dass die Anzahl der Spulen, die aus einem einzigen
Kabel 10 besteht, nicht auf eins beschränkt ist. Beispielsweise kann eine
erste Spule durch Verbinden von vier der neun Leitungsdrähte 11 gebildet
werden, und es kann eine zweite Spule unter Verwendung der verbleibenden fünf der Leitungsdrähte 11 gebildet
werden. Durch einen derartigen Aufbau kann beispielsweise durch Steuern
der ersten, der zweiten oder sämtlicher
verwendeter Spulen eine elektrische Einheit wie ein Motor oder ein
Generator mit einer variablen Geschwindigkeit (Drehzahl) gebildet
werden.
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Nachstehend
wird ein Wickelverfahren der Wicklung einer Vielzahl von Leitungsdrähten 11 in eine
Nut beschrieben. 2A veranschaulicht ein Beispiel
eines Wicklungswerkzeugs zum Winkeln einer Vielzahl von Leitungsdrähten in
eine Nut.
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2A veranschaulicht
das Wicklungswerkzeug 20 bestehend aus einer Werkzeugkomponente 21 und
einer Werkzeugkomponente 22, die beide zueinander ausgerichtet
sind zum Einspannen einer Vielzahl von Leitungsdrähten in
einem vorbestimmten Raum, und die mittels Schrauben 23 befestigt sind.
Der flache Teil der Werkzeugkomponente 21 weist einen Nutschlitz
auf von einem Ende der Werkzeugkomponente 21 entlang der
Längsrichtung
desselben bis zum anderen Ende zur Bildung einer Öffnung 24,
wenn der flache Teil der Werkzeugkomponente 21 und der
flache Teil der Werkzeugkomponente 22 miteinander in Anlage
gebracht werden.
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2B zeigt
eine Schnittansicht an der Stelle E des Wicklungswerkzeugs 20,
wie es in 2A angegeben ist. Gemäß der Darstellung
in 2B ist das Wicklungswerkzeug 20 mit einer Öffnung 24 ausgestattet,
die eine quadratische Querschnittsflächenform aufweist. Hierbei
ist zu beachten, dass die Querschnittsflächenform der Öffnung 24 in
der Weise ausgestaltet werden kann, dass sie im Wesentlichen mit der
gesamten Querschnittsflächenform
einer Vielzahl von gebündelten
Leitungsdrähten übereinstimmt.
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Wird
mittels des Wicklungswerkzeugs 20 eine Vielzahl von Leitungsdrähten 11 gebündelt, dann
wird die Querschnittsflächenform
derselben im Wesentlichen quadratisch. Dies bedeutet beispielsweise,
dass im Falle des Bündels
von neun Leitungsdrähten 11 unter
Verwendung des Wicklungswerkzeugs 20 neun Leitungsdrähte 11,
zueinander ausgerichtet in drei Reihen und drei Spalten, gehalten
werden. Ferner können
die neun Leitungsdrähte 11 in
einer Nut mit einer ungefähr
quadratischen Querschnittsflächenform
gewickelt werden, wobei die neun Leitungsdrähte 11 zueinander
in drei Spalten und drei Reihen ausgerichtet sind.
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Da
unter Aufrechterhaltung der Querschnittsflächenform bei der Bündelung
der Leitungsdrähte 11 zusammen
in ungefähr
der Querschnittsflächenform
einer Nut eine Vielzahl von Leitungsdrähten 11 in die Nut
gewickelt werden kann, kann der Schichtungs- oder Dichtefaktor des
Kabels 10 in jeder Nut vergrößert werden.
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Ferner
zeigt 2C ein weiteres Beispiel eines
Wicklungswerkzeugs zur Verwendung bei der Wicklung einer Vielzahl
von Leitungsdrähten 11 in
einer Nut. Hierbei werden die gleichen Bezugszeichen für dieselben
Teile verwendet, wie sie in 2A gezeigt
sind.
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Gemäß der Darstellung
in 2C besteht ein Wicklungswerkzeug 25 aus
einer Werkzeugkomponente 26 und einer Werkzeugkomponente 22,
die beide zusammen eine Vielzahl von Leitungsdrähten 11 in gleicher
Weise wie in 2A bei dem Zusammensetzen an
einem bestimmten Platz einspannen. Der flache Teil der Werkzeugkomponente 26 umfasst eine
Nut zur Bildung einer Öffnung 27,
wenn die Werkzeugkomponente 26 in Anlage mit der Werkzeugkomponente 22 gelangt.
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2D zeigt
eine Querschnittsflächendarstellung
der Stelle F des Wicklungswerkzeugs 25, wie es in 2C angegeben
ist. Gemäß 2D umfasst
das Wicklungswerkzeug 25 eine Öffnung 27, deren Querschnittsflächenform
ein Trapezoid ist. Hierbei ist zu beachten, dass die Querschnittsflächenform
der Öffnung 27 in
der Weise ausgestaltet ist, dass sie im Wesentlichen mit der gesamten
Querschnittsflächenform
einer Vielzahl von miteinander gebündelten Leitungsdrähten 11 übereinstimmt.
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Das
Bündeln
einer Vielzahl der Leitungsdrähte 11 unter
Verwendung des Wicklungswerkzeugs 25 erzeugt die Querschnittsflächenform
derselben in der ungefähren
Anordnung eines Trapezoids. Beispielsweise umfasst die Bündelung
von neun Einzelleitern der Leitungsdrähte 11 unter Verwendung
des Wicklungswerkzeugs 25 das Halten von neun Einzelleitern
der Leitungsdrähte 11 in
der Weise, dass vier Spalten in der ersten Reihe auftreten, d.h.
die unterste Reihe der drei Reihen der neun Einzelleiter der Leitungsdrähte 11,
wie sie gemäß 2D geschichtet
sind, drei Spalten in der zweiten Reihe und zwei Spalten in der
dritten Reihe, als würden
Strohballen oder Backsteine aufeinander geschichtet, wobei entsprechend
diesem Aufbau neun Einzelleitungen der Leitungsdrähte 11 aufrechterhalten
und in einer Nut gewickelt werden, deren Querschnittsflächenform
im Wesentlichen ein Trapezoid ist.
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Das
Wicklungswerkzeug 25 verbessert ebenfalls den Schichtungs-
oder Dichtefaktor der Leitungsdrähte
in einer Nut in gleicher Weise wie das Wicklungswerkzeug 20 gemäß der Darstellung
in 2A.
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In
den 1 und 2A bis 2D werden für das Kabel 10 Leitungsdrähte 11 aus
runden Drähten
mit einem kreisförmigen
Querschnitt verwendet, während
ebenfalls Leitungsdrähte 11 für das Kabel 10 unter
Verwendung eines flachen Leitungsdrahts gebildet werden können, deren Querschnittsflächenform
rechteckig ist, oder eines Leitungsdrahts, dessen Querschnittsflächenform
oval ist oder einem Polygon entspricht.
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2E zeigt
in Verbindung mit der Verwendung eines flachen Leitungsdrahts für die Leitungsdrähte 11 des
Kabels 10 ein Beispiel eines Wicklungswerkzeugs zur Verwendung
bei der Wicklung einer Vielzahl der Leitungsdrähte 11 in einer Nut. Hierbei
sind die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie bei den Einrichtungen
gemäß 2A vorgesehen
sind.
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Gemäß 2E besteht
ein Wicklungswerkzeug 28 aus einer Werkzeugkomponente 29 und
einer Werkzeugkomponente 22, die zusammen eine Vielzahl
von Leitungsdrähten 11 bei
dem Zusammenfügen
an einem bestimmten Ort in gleicher Weise, wie es in 2A gezeigt
ist, einspannen. Der flache Teil der Werkzeugkomponente 29 umfasst
eine Vertiefung zur Bildung einer Öffnung 30, wenn die
Werkzeugkomponente 29 mit der Werkzeugkomponente 22 in
Anlage gelangt.
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2F zeigt
eine Querschnittsdarstellung an der Stelle G des Wicklungswerkzeugs 28,
wie es in 2B angegeben ist. Gemäß 2F umfasst das
Wicklungswerkzeug 28 die Öffnung 30, deren Querschnittsflächenform
im Wesentlichen ein Trapezoid ist. Die Querschnittsflächenform
der Öffnung 30 kann
in der Weise vorgesehen sein, dass sie im Wesentlichen mit der gesamten
Querschnittsflächenform
einer Vielzahl von miteinander gebündelten Leitungsdrähten 11 übereinstimmt.
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Das
Bündeln
der Leitungsdrähte 11 unter Verwendung
des Wicklungswerkzeugs 28 bildet die gesamte Querschnittsflächenform
derselben in Form eines ungefähren
Trapezoids. Das Bündels
von neun Einzelleitungen der Leitungsdrähte 11 unter Verwendung
des Wicklungswerkzeugs 28 bewirkt somit ein Einspannen
von neun Einzelleitungen der Leitungsdrähte 11 in der Weise,
dass vier Reihen in der ersten Reihe gebildet werden, d.h. in der
untersten Reihe der drei Reihen der neun Einzelleiter der Leitungsdrähte 11 in
der aufeinandergesetzten Weise gemäß der Darstellung in 2F,
drei Spalten in der zweiten Reihe und zwei Spalten in der dritten
Reihe, in gleicher Weise als würden
Strohballen oder Backsteine aufeinander gestapelt, wobei diese Anordnung
der neun Einzelleiter der Leitungsdrähte 11 bei dem Wickeln
in einer Nut, deren Querschnittsfläche im Wesentlichen Trapezoid
ist, aufrecht erhalten wird.
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Das
Wicklungswerkzeug 28 verbessert ebenfalls den Schichtungs-
oder Dichtefaktor der Leitungsdrähte 11 in
einer Nut in gleicher Weise wie das Wicklungswerkzeug 20 gemäß 2A.
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In
Folge der Anordnung, dass jeder Leitungsdraht der Vielzahl der Leitungsdrähte 11 in
der Öffnung 30 des
Wicklungswerkzeugs 28 gleiten kann, kann das Kabel 10 auf
einfache Weise gebogen werden. Bei der Verwendung eines flachen
Leitungsdrahts für
den Leitungsdraht 11 anstelle eines runden Drahts ist der
Schichtungs- oder Dichtefaktor der Leitungsdrähte 11 in einer Nut
höher als
in dem Fall der Verwendung eines runden Drahts für die Leitungsdrähte 11.
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3 veranschaulicht
eine Situation eines Ständers
(Wicklungsträger),
bei dem in einer Vielzahl von Nuten desselben ein Kabel 10 gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
gewickelt ist.
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Gemäß 3 wird
das Kabel 10, das die Phase U eines Dreiphasenmotors (mit
den Phasen U, V und W) bildet, in sechs (6) Nuten 32 eingesetzt, d.h.
in Nuten, die zum Einsetzen in dem inneren Kreisumfang vorgesehen
sind von achtzehn (18) Nuten 32 in einem Ständer 31,
und somit in jede dritte Nut des Ständers. Gemäß 3 sind Verbindungsteile
durch Verbinden der jeweiligen Leitungsdrähte 11 in dem Kabel 10 an
einem Ende einer in zwei aufeinanderfolgenden Nuten gewickelten
Spule mit einem Lot oder dergleichen ausgebildet.
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In
einer Nut 32 der beiden Nuten 32, in die ein Kabel 10 nicht
eingesetzt ist, wird das Kabel 10 für die Phase V eingesetzt, während das
Kabel 10 für die
Phase W in die jeweils andere Nut 32 eingesetzt wird. Somit
werden drei der Kabel 10 in die jeweiligen Nuten entsprechend
den Phasen U, V und W eingesetzt, sodass die erforderlichen Spulen
und damit die entsprechenden Magnetfelder erzeugt werden können.
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In
dem Beispiel gemäß 3 ist
der Aufbau in der Weise vorgesehen, dass das Kabel 10 in
die sechs Nuten zur Ausbildung von sechs Polen je Phase eingesetzt
ist, und ein alternativer Aufbau kann in der Weise vorgesehen sein,
dass das Kabel 10 in vier Nuten zur Erzeugen von vier Polen
je Phase eingesetzt wird, oder dass das Kabel 10 in acht
Nuten zur Erzeugung von acht Polen je Phase eingesetzt wird.
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Gemäß der vorstehenden
Beschreibung bestehen die Eigenschaften des Kabels 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
in dem Bündeln der
Vielzahl der Leitungsdrähte 11 zur
Bildung des Kabels 10, dem Einsetzen des Kabels 10 in
eine Vielzahl von Nuten 32 eines Ständers 31 (Wicklungsträger) als
Spulenkomponente, und dem Verbinden jedes Endes der Leitungsdrähte 11 zwischen
unterschiedlichen Leitungsdrähten 11 in
dem Kabel 10.
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Ist
die Nut 32 eine offene Nut, d.h. ist die Umfangsbreite
der Nutöffnung
parallel zur axialen Richtung der Nut gleich der maximalen Umfangsbreite
innerhalb der Nut gemäß 3,
dann ist das Einsetzen eines Kabels 10 in eine Vielzahl
von Nuten 32 vereinfacht, wenn das Kabel 10 in
die Vielzahl der Nuten 32 eingesetzt wird. Im Falle der
Nut 32 als eine offene Nut kann das Kabel 10 ohne
Beschädigung
der Beschichtung der Leitungsdrähte 11 eingesetzt
werden.
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4 veranschaulicht einen weiteren Ständer, der
zum Einsetzten eines Kabels 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
geeignet ist. 4A veranschaulicht einen inneren
Ring 40 des Ständers,
und 4B veranschaulicht einen äußeren Ring 41 des
Ständers.
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Der
in 4 gezeigte Wicklungsträger bzw. Ständer ist
ein aufgeteilter Ständer,
bestehend aus dem inneren Ring 40 und dem äußeren Ring 41.
Im vorliegenden Beispiel sind achtzehn (18) Nuten, d.h. zum Einsetzen
in den äußeren Kreisumfang
angeordneten Nuten vorgesehen, die in dem äußeren Kreisumfang des inneren
Rings 40 angeordnet sind, zum Einsetzen von drei Kabeln 10 zur
Bildung der Phasen U, V, und W in einer jeweils verteilten Weise. Nach
dem elektrischen Verbinden der jeweiligen Leitungsdrähte 11 in
den drei Kabeln 10 werden der innere Ring 90 und
der äußere Ring 41 zusammengesetzt.
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Die
jeweiligen Leitungsdrähte 11 in
dem Kabel 10 können
mittels einer Lötung
und dergleichen an einem Ende einer in zwei beliebigen kontinuierlichen
Nuten, beispielsweise gemäß der Darstellung
in 3, verbunden werden.
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Das
Kabel 10 kann in eine Nut, deren Öffnung zumindest größer als
die Kreisumfangsbreite desselben ist, ohne Beschädigung der Beschichtung der
Leitungsdrähte 11 eingesetzt
werden, wie dies in 4 gezeigt ist.
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Die
elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen Leitungsdrähten 11 in
den drei Kabeln 10 kann nach dem Zusammensetzten des inneren Rings 40 mit
dem äußeren Ring 41 durchgeführt werden.
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5 veranschaulicht einen weiteren Ständer, der
zum Einsetzen eines Kabels 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
geeignet ist. 5A veranschaulicht einen Ständer, und 5B veranschaulicht
den Zustand, bei dem eines der Kabel 10 in den Ständer eingesetzt
wird, wobei beide Enden des Kabels 10 nicht verbunden sind.
Das Kabel 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann in einem Ständer 51 mit
geschlossenen Nuten 50 vorgesehen sein, d.h. mit Nuten
ohne eine Öffnung
in Richtung parallel mit der axialen Richtung der Nut gemäß der Darstellung
in 5A, durch eine Fadenwicklung, d.h. durch Einsetzten
eines Kabels 10 vom oberen Teil einer bestimmten geschlossenen Nut 50 nach
unten und dem Einsetzen eines Kabels 10 von unten nach
oben in die geschlossene benachbarte Nut, wie es in 5B gezeigt
ist. Auf diese Weise wird eine Spule gebildet, indem mittels Löten oder
dergleichen die jeweiligen Leitungsdrähte 11 zwischen den
Enden H und I des Kabels 10 gemäß den Angaben in 5B verbunden
werden.
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Das
Kabel 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann mittels einer Fadenwicklung in einem Ständer mit halbgeschlossenen
Nuten eingesetzt werden.
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Da
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
das Kabel 10 eine einzelne Spule bestehend aus einem einzelnen
Leitungsdraht bildet, der in eine Vielzahl von Nuten 32 in
verteilter Weise gewickelt ist, mittels Bündeln von neun Einzeldrähten des
Leitungsdrahts 11 zur Bindung eines Kabels, des Wickelns
der neun Leitungsdrähte 11 in
eine Vielzahl von Nuten 32 des Ständers 31, beispielsweise
gemäß der Darstellung
in 3, und des Verbindens jedes Endes der neun Leitungsdrähte 11 zwischen
den unterschiedlichen Leitungsdrähten 11 derselben,
ist es möglich,
einen Einbauvorgang zur Wicklung eines Leitungsdrahts in eine Vielzahl
von Nuten 32 in einem Montagevorgang durchzuführen, sodass
die Produktivität
verbessert wird.
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Es
ist ferner möglich,
Leitungsdrähte
für einen
Motor mit einer großen
axialen Länge
zu wickeln, bei denen das Wickeln der Leitungsdrähte in die Nut unter Verwendung
einer Einsetzeinrichtung schwierig ist.
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Es
ist ferner ebenfalls möglich,
eine Vielzahl von Leitungsdrähten 11 in
eine Vielzahl von Nuten zu wickeln, während die Vielzahl der Leitungsdrähte 11 gut
ausgerichtet und daher die Leitungsdrähte 11 in einer gut
ausgerichteten Weise gewickelt werden können.
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Es
ist ferner möglich,
andere Leitungsdrähte als
flache Leitungsdrähte,
die eine Kiefernadelform aufweisen, zu verwenden, so dass eine Anwendung bei
einer Hochspannungsspezifikation möglich ist. Ferner ist keine
große
Wickeleinrichtung wie eine Einsetzeinrichtung erforderlich, so dass
die Verwendung von kiefernadelförmigen
flachen Leitungsdrähten
beseitigt wird und damit die zugehörigen Kosten vermindert werden.
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Es
ist ebenfalls möglich,
einen Wicklungsträger
einschließlich
eines Motors, eines Generators oder einer linearen Spulenanordnung
unter Verwendung des Kabels 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zu dimensionieren.
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Das
Kabel 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist für
eine Anordnung in einem Ständer
(Stator) vorgesehen und kann ebenfalls in einem Läufer angeordnet
werden.
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Somit
bildet ein Wicklungskabel 10, das als Kabel durch Bündeln von
neun Einzeldrähten
von Leitungsdrähten 11 gebildet
wird, eine Spule, die in eine Vielzahl von Nuten in verteilter Weise
durch Verbinden jedes Endes der neun Leitungsdrähte 11 zwischen unterschiedlichen
Leitungsdrähten 11 derselben
gewickelt ist.