DE69802803T2

DE69802803T2 - Wickelmaschine für ankerwicklungen und wicklungsverfahren

Info

Publication number: DE69802803T2
Application number: DE69802803T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kimura; Manabu Okamoto; Akihiko Yamazaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: US6502299B2; JP3708288B2; CN1257616A; US20020133931A1; TW395073B; DE69802803D1; KR100531933B1; US20030014858A1; JPH10327563A; WO1998053545A1; CN1722580A; KR20010012892A; CN100416989C; EP0990300A1; US6782600B2; CN1228904C; EP0990300B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wickelmaschine für Ankerwicklungen und ein Wicklungsverfahren zum Wickeln von Spulen mit hohen Dichten für Ankerkernanordnungen bei Motoren.
In den letzten Jahren wurden Versuche unternommen, Motore nur zu konfigurieren, dass sie geringere Abmessungen aufweisen, wobei dieses Anliegen wichtig für kommerzielle Produkte ist, die Motore als Hauptmechanismus verwenden. Von den Teilen der Motore bilden die Anker das größte Hindernis zur Konfigurierung von kleineren Motoren.
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht einer bekannten Wickelvorrichtung und Fig. 9 zeigt eine bekannte Ankerkernanordnung, auf der Spulen gewickelt sind.
Die bekannte Wickelvorrichtung wickelt eine Spule in Schlitze 12a, 12a entlang eines befestigten Formgebers 21 mit einem Flügel 24, hält einen Spulenanschlussdraht 42 der Spule an einem Kommutator 14 und wickelt eine Spule anschließend in folgende Schlitze.
Die Spule, die um den befestigten Formgeber 21 gewickelt wurde, wird in die Schlitze 12a, 12a geführt, während sie auf dem befestigten Formgeber 21 gleitet. Sie wird freigesetzt, nachdem sie vom Formblock 21 entfernt ist und kann zwischen folgende Schlitze gewickelt werden. Demgemäß läuft ein Spulenende 41 eine kürzeste Entfernung in einem Raum zwischen Ankerkern 13 und Kommutator 14 und wird linear soweit gewickelt, wie keine Hindernisse auftreten. Ein nächstes Spulenende 41 wird anschließend so gewickelt, dass es mit dem Spulenende 41, das vorgewickelt wurde, überlappt. Als Ergebnis wird eine Ankerkernanordnung, die dem Spulenwickeln ausgesetzt war, eine relative Positionsabhängigkeit aufweisen, in der der Ankerkern 13 am niedrigsten ist, die Spulenenden 41 gewickelt und auf dem Ankerkern 13 aufgestapelt sind und der Kommutator 14, auf dem die Anschlussdrähte der Spulen gehalten sind, über den Spulenenden 41 angeordnet ist, siehe Fig. 9. Daher ist die Gesamtlänge des Ankers durch diese relative Positionierung beschränkt.
Weiterhin schirmt das Spulenende 41, das wie vorangehend beschrieben wurde, linear gewickelt wurde, einen Bereich eines Schlitzes 12c ab, in dem eine anschließende Spule gewickelt werden soll, wodurch ein Wicklungsraum für eine anschließende Spule in dem Schlitz eingeschränkt ist. Um diesen Defekt zu korrigieren, sind Wickelvorrichtungen bekannt, die mit einem Spulenpressmechanismus ausgestattet sind, der gewickelte Spulenenden in Richtung Mitte von Rotorkernen drückt, siehe beispielsweise Japanische Patent-Offenlegungsschrift 7-147755. In diesem Fall ist es allerdings erforderlich, unter der Voraussetzung, dass Raum zur Aufnahme der Spulenenden in der Umgebung verfügbar ist, Raum zwischen dem Ankerkern 13 und dem Kommutator 14 für die Spulenenden 41 zu reservieren.
Die relative Anordnungsabhängigkeit zwischen Ankerkern 13, Spulenenden 41 und Kommutator 14 bildet eine starke Einschränkung bei der Verkleinerung eines Ankers. Um diesen Nachteil auszuräumen, ist es notwendig, Relativpositionen von Kommutator 14 und Spulenenden 41 zu überlappen oder es ist unvermeidlich, eine Struktur zu verwenden, bei der der Kommutator 14 innerhalb der Spulenenden 41 nach Fig. 2 angeordnet ist.
Wird eine solche Struktur verwendet, ist andererseits der Raum für die Spulenenden 41 beschränkt, da ein Raum für den Kommutator 14 zu sichern ist, wobei die Spulenenden auf einen Ort nur oberhalb der Schlitze beschränkt sind, wie es beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist, und wobei die Schütze 12c und 12d, die zwischen den Schlitzen 12a, 12a angeordnet sind, in denen Spulenenden 41 gewickelt sind, mehr als üblicherweise abgeschirmt sind. Dies bildet ein Hindernis beim Wickeln von Spulen in den Schlitzen 12c und 12d im nächsten Wicklungsschritt oder macht es unmöglich, Spulen wie erforderlich zu wickeln.
Außerdem bildet ein Erschlaffen und eine Unordnung von Spulen, die bereits in den Schlitzen gewickelt wurden, ein Hindernis, das nicht vernachlässigbar ist, um Spulen unter voller Ausnutzung der Räume in den Schlitzen beschränkt durch die anderen Spulenenden, wie oben beschrieben, zu wickeln. Allerdings werden Spulen von Ankerwicklungen in aufeinander folgenden Schritten gewickelt, und Hindernisse, wie ein Erschlaffen einer neuen Spule, ergeben sich jedes Mal, wenn eine Spule gewickelt wird.
Um eine Verkleinerung der Anker zu realisieren, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile zu lösen, um eine Wickelvorrichtung zu erhalten, die Spulen mit hoher Dichte in einem begrenzten Raum wickeln kann.
Die Ankerwickelvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist eine solche, bei der eine Reihe von kontinuierlichen Spulen in einer Ankerkernanordnung gewickelt werden, welche eine Vielzahl von Schlitzen in ihrem Außenumfang aufweist, wobei die Wickelvorrichtung eine Struktur mit einem Wicklungsformgeber aufweist, welcher einen befestigten Formgeber zur Führung einer Spule in zwei Schlitze, in welchen eine Spule gewickelt werden soll, und einen beweglichen Formgeber aufweist, welcher eine Position eines Spulenendes zwischen den beiden Schlitzen einschränkt durch Bewegen in den befestigten Formgeber entlang von zwei Endflächen eines Ankerkern Richtung zum Mittelpunkt des Kerns, wobei ein Formgebungsgleiteinrichtung mit einem Ausleger oder Flyer ausgestattet ist, der die Spule um den befestigten Formgeber wickelt, und wobei ein Spulenformgebungsmechanismus mit Spulenformgebungsblättern vorgesehen ist, welcher die Spule in den Schlitzen relativ zur Ankerkernanordnung formt. Der Wicklungsformgeber dieser Wickelvorrichtung bewegt die Formgebungsgleiteinrichtung zu Stellen, die Spulenenden entsprechen, wodurch ein Wicklungsrahmen gebildet ist, um die Spulenenden begrenzt innerhalb eines Zielraums zu wickeln, welche linear gewickelt und sich frei ausdehnen würden, wenn sie nicht beschränkt wären. Weiterhin ist der Spulenformgebungsmechanismus mit den Spulenformgebungsblättern ausgestattet, die Unordnung der bereits in den Schlitzen gewickelten Spulen formen, wobei der Mechanismus an einer anderen Stelle als die Formgebungsgleiteinrichtung angeordnet ist. Folglich kann die Wickelvorrichtung einen Abschirmgrat der über die Schlitze gewickelten Spulenenden steuern, welche Schlitze für die nächste Spulenwicklung vorgesehen sind, und Räume werden in Schlitzen geformt, in denen die nächste Spulenwicklung in Folge eines kontinuierlichen Schrittes vorgenommen werden soll, wodurch ein Raum für eine zu wickelnde Spule in einem nächsten Wicklungsschritt gesichert ist und es möglich ist, Spulen mit einer hohen Dichte zu wickeln.
Eine Erfindung nach Anspruch 1 vorliegender Anmeldung stellt eine Wickelmaschine für Ankerwicklungen bereit, durch die eine Reihe von kontinuierlichen Spulen in einer Ankerkernanordnung mit einer Vielzahl von Schlitzen in deren Außenumfang gewickelt werden können, wobei die Wickelmaschine einen Wicklungsformgeber mit einem befestigten Former zum Führen einer Spule in zwei Schlitze, in denen eine Spule gewickelt werden soll, und einen beweglichen Formgeber aufweist, welcher eine Stellung einer Spulenendes zwischen den beiden Schlitzen durch Bewegen in den befestigten Formgeber entlang von zwei Endflächen eines Ankerkerns in Richtung zur Mitte des Kerns begrenzt, wobei eine Formgebergleiteinrichtung mit einem Flyer ausgestattet ist, der die Spule um den befestigten Formgeber wickelt, und ein Spulenformgebungsmechanismus mit Spulenformgebungsblättern ausgestattet ist, die die Spule in den Schlitzen relativ zur Ankerkernanordnung formen und wobei der Mechanismus eine komplette Wicklung bilden kann, während eine Spule mit einer hohen Dichte in einem Anker gewickelt wird, wobei Räume für Spulenenden auf Stellen begrenzt sind, beispielsweise oberhalb von Schlitzen, zur Verkleinerung eines Ankers.
Bei einer Erfindung nach Anspruch 2 der vorliegenden Anmeldung wird ein Wicklungsverfahren bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Wicklungsschritt zur Bildung eines Wicklungsraums für jede Spule durchführt, indem eine Position eines beweglichen Formgebers für jedes Spulenende so eingestellt wird, dass eine Position eines Spulenendes zwischen zwei Schlitzen begrenzt ist, die zur Spulenwicklung dienen, wodurch andere Schlitze in Verbindung mit einem Spulenformgebungsschritt abgeschirmt sind, um einen Windungsraum für eine Spule zu sichern, durch Durchführen einer Spulenformgebung im Inneren von Schlitzen, die zur Spulenwicklung verwendet werden. Dieses Verfahren ermöglicht es, Spulen innerhalb eines beschränkten Raums durch Bewegen eines Wicklungsformgebers an Orte entsprechend zu den Spulenenden zu wickeln, mit einer Formgebergleiteinrichtung, um einen Wicklungsrahmen zum Wickeln der Spulenenden innerhalb eines Zielraums zu bilden, um effektive Räume in den Schlitzen zu sichern, die später zur Spulenwicklung dienen, durch Formen von Unordnung oder dergleichen der Spulen, die bereits in den Schlitzen gewickelt wurden, mit einem Spulenformgebungsmechanismus, der zusammen mit dem Wicklungsschritt tätig ist. Weiterhin ermöglicht es das Verfahren, die oben beschriebene Spulenwicklung mit einer geringeren Anzahl von Schritten durchzuführen, während die Räume effektiv genutzt werden, und einen ultradünnen Anker bereitzustellen, indem Stellen eines Kommutators und von Spulenenden einander überlappen.
Bei einer Erfindung nach Anspruch 3 der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, effektive Räume in den Schlitzen zu sichern, die später zu Spulenwicklung durch formen von Spulen verwendet werden, oder durch Entfernen von Hindernissen; wie einer Wicklungsunordnung in den Schlitzen, die einer Spulenwicklung direkt vor Durchführen des Spulenformgebungsschrittes in Verbindung mit dem Spulenwicklungsschritt unterzogen wurden.
Bei einer Erfindung nach Anspruch 4 vorliegender Anmeldung ist es möglich, effektive Räume in den Schlitzen zu sichern, welche einer Spulenwicklung direkt nach Durchführen der Spulenformgebung in den Schlitzen unterzogen werden, welche Schlitze einer Spulenwicklung direkt nach und durch Formen einer Spule, die bereits in den Schlitzen bei dem Spulenformungsschritt gewickelt wurden, unterzogen wird, welcher Schritt zusammen mit dem Spulenwicklungsschritt durchgeführt wird.
Bei der Erfindung nach Anspruch 5 vorliegender Anmeldung ist es möglich, angesammelte Hindernisse zu entfernen und Wicklungsräume in den Schlitzen zu sichern, die einem vielfältigen Spulenwickeln unterzogen wurden, indem bei einem Spulenformgebungsschritt, der zusammen mit einem Spulenwindungsschritt durchgeführt wird, eine Spulenformgebung in den Schlitzen durchgeführt wird, welche einer Spulenwicklung direkt vor einer anfänglichen Stufe eines Wicklungsschrittes unterzogen wurden, um auf diese Weise effektiv Hindernisse, wie Wicklungsunordnung in den Schlitzen, zu beseitigen und zusätzlich Formgebung in den Schlitzen durchzuführen, welche einer Spulenwicklung direkt nach einer letzten Stufe des Wicklungsschritts unterzogen werden, wobei gewickelte Spulen in den Schlitzen mehrfach sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ein Schnitt zur Illustrierung eines vollständigen Produkts mit dünnem Anker gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 3(a) und 3(b) eine Draufsicht und eine Vorderansicht eines dünnen Ankers vor Spulenwicklung;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Ankers mit gewickelten Spulen gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 5(a) und 5(b) Draufsicht und Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines Formgebungsmechanismus gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Schlitzformgebungsmechanismus gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 7 eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Schlitzformgebungsmechanismus gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 8 eine Draufsicht eines vorbekannten Beispiels; und
Fig. 9 eine Schnitt zur Illustrierung eines bekannten Ankers mit gewickelten Spulen.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 5(a) ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Formgebungsmechanismus gemäß vorliegender Erfindung und Fig. 5(b) ist eine Vorderansicht des Formgebungsmechanismus. In Fig. 5 ist eine Ankerkernanordnung 10 mit einer Welle 11 gelagert, welche die Ankerkernanordnung bilden und diese in ihrer Drehrichtung zeitlich umschaltet. In einem Wicklungsschritt bringt ein Formgleitmechanismus einen Wicklungsformgeber 20 in engen Kontakt mit der Ankerkernanordnung 10, um einen befestigten Formgeber 21 und einem Seitenformgeber 22, die den Windungsformgeber 20 bilden, entlang eines Außenumfangs zu positionieren, wodurch ein Wicklungsrahmen gebildet wird, der es ermöglicht, einen Draht nur in Schlitzen 12a, 12a zu wickeln, die einer Spulenwicklung nach Fig. 5 unterzogen werden. Zusätzlich zu dieser bekannten Wicklungsrahmenstruktur ist in dem befestigten Formgeber ein beweglicher Formgeber 23 angeordnet, der sich entlang beider Endflächen 16 des Ankerkerns in Richtung zu dessen Mitte bewegt und ein Wicklungsrahmen, der eine Stellung eines Spulenendes 41 einschränkt, welches innerhalb eines beschränkten Raums gewickelt ist, wird durch einen beweglichen Formgeber gebildet, dessen Position je nach Wunsch gesteuert wird. Durch in Kontaktbringen des befestigten Formgebers 21 mit dem Außenumfang der Ankerkernanordnung und durch Lösen vom Formgebungsgleitmechanismus mit Feder 25, ist es möglich, frei die Relativstellungen zwischen dem befestigten Formgeber und dem beweglichen Formgeber mit einer preiswerten Struktur zu steuern.
Auch wenn die Positionen des befestigten Formgebers und des beweglichen Formgebers koaxial mit der Feder gesteuert werden, um einen preiswerten Mechanismus in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zu erhalten, ist es möglich, die vorliegende Erfindung in einem dualaxialen Steuermodus durchzuführen, bei dem jeder Formgeber mittels einer Antriebseinheit frei gesteuert wird.
Auch wenn die Position des beweglichen Formgebers und eines Flyers koaxial gesteuert werden mit einem Mechanismus, auf dem Flyer zusammen mit der Formgebungsgleiteinrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel montiert ist, ist es möglich, die vorliegende Erfindung in einem dualaxialen Steuermodus durchzuführen, bei dem sowohl der bewegliche Formgeber als auch der Flyer durch eine Antriebseinheit frei gesteuert werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 6 ist eine Draufsicht zur Illustration eines Ausführungsbeispiels eines Spulenformmechanismus gemäß vorliegender Erfindung. Der Spulenformmechanismus setzt sich aus Spulenformblättern 31 zusammen, die eine Breite, nahezu gleich der einer Schlitzöffnung 17 haben. Weiterhin ist eine Formgebungsantriebsquelle 32 vorgesehen, die den Formgebungsdruck steuert. Wenn Stellungen der Formgebungsblätter relativ zu einer Formgleiteinrichtung eingestellt sind, um Position der Schlitze 12b, 12b zu entsprechen, die einer Spulenwicklung direkt vorangehend unterzogen wurden, ist es möglich, einen Wicklungsraum durch Formgebung einer Spule 43 in Schlitzen zu sichern in Synchronisation mit einem Wicklungsschritt, welcher Schlitz einer Spulenwicklung direkt danach unterzogen werden.
Fig. 7 ist eine Draufsicht zur Illustration eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Spulenformgebungsmechanismus. Sind die Positionen der Spulenformgebungsblätter relativ zu der Formgebungsgleiteinrichtung entsprechend zu den Schlitzen 12c, 12c eingestellt, die der Spulenwicklung direkt anschließend unterzogen werden sollen, ist es möglich, einen Wicklungsraum in den Schlitzen zu sichern, welche einer Spulenwicklung sofort nach der Formgebung der Spule in den Schlitzen unterzogen werden, welche Schlitze bereits einer Spulenwicklung unterzogen wurden, in Synchronisation mit einem Wicklungsschritt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist es möglich, effektive Räume sicherer in den Schlitzen zu erhalten, welche Schlitz einer multiplexen Wicklung durch Durchführen von Spulenformgebung für Schlitze unterzogen wurden, die einer Spulenwicklung direkt vorangehend in Synchronisation mit dem Wicklungsschritt unterzogen wurden, und durch Verschieben der Formgebungsblätter zu Schlitzen, die einer Spulenwicklung vor oder danach unterzogen wurden und durch Durchführen eines zusätzlichen Formgebungsschritts, da die Räume effektiver gesichert werden können in den Schlitzen, in denen gewickelte Spulen einander überlappen. Dadurch werden die Räume extrem beschränkt, wie in Schlitzen, die einer Endspulenwicklung unterzogen werden, durch Durchführen einer zusätzlichen Wicklungsformgebung sofort vor der Spulenwicklung für diese Schlitze.

Claims

1. Eine Wickelmaschine für Ankerwicklungen, welche eine Reihe von kontinuierlichen Spulen in einer Ankerkernanordnung (10) wickelt, welche eine Vielzahl von in ihrem äußeren Umfang gebildeten Schlitzen aufweist, mit:

einem Wickelformgeber (20) mit einem befestigten Formgeber (21) zur Führung einer Spule in zwei Schlitze (12a), in der eine Spule gewickelt werden soll, und einem beweglichen Formgeber (23), der eine Position eines Spulenendes (41) zwischen den beiden Schützen (12a) beschränkt durch Bewegen in den befestigten Formgeber entlang beider Endflächen (16) eines Ankerkerns in Richtung zu dessen Zentrum;

einer Formgebungsgleiteinrichtung mit einem Flyer (24), der die Spule um den befestigten Formgeber (21) wickelt, und

einem Spulenformgebungsmechanismus mit Spulenformgebungsblättern (31), die die Spulen in den Schlitzen relativ zur Ankerkernanordnung formt.

2. Wickelverfahren für Ankerwicklungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Spulenwicklungsräume in den Schlitzen sichert durch Einschränken einer Position eines Spulenendes (41) zwischen zwei Schlitzen (12a) durch einen beweglichen Formgeber (23), in welchen Schlitzen eine Spule gewickelt wurde, die andere Schlitze (12c, 12d) abschirmt, und durch Ineinandergreifen eines Spulenformgebungsschritts mit einem Wicklungsschritt durch Verwenden einer Wickelvorrichtung nach Anspruch 1.

3. Wickelverfahren für Ankerwicklungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schlitze (12b) in ihrem Inneren, welche Schlitze direkt vorangehend einer Spulenwicklung unterzogen wurden, in dem Spulenformgebungsschritt geformt werden.

4. Wicklungsverfahren für Ankerwicklungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schlitze (12c) in ihrem Inneren, welche Schlitze direkt anschließend einer Spulenwicklung unterzogen werden, in dem Spulenformgebungsschritt geformt werden.

5. Wicklungsverfahren für Ankerwicklungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Formgebung der Schlitze (12d) in ihrem Inneren, die einer Spulenwicklung direkt vorangehend unterzogen wurden, und Formgebung von Schlitzen (12c) in ihrem Inneren, die einer Spulenwicklung direkt anschließend unterzogen werden, in Abhängigkeit von Defekten, die bei dem Spulenformgebungsschritt auftreten, kombiniert werden.