Станок для намотки волновых обмоток статоров электрических машин Советский патент 1993 года по МПК H02K15/85 

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано с производстве электрических машин с волновой обмоткой, преимущественно из провода большого сечения (dnp 1,3 мм), например в автомобильных генераторах.

Известно устройство для изготовления волновой обмотки статора, содержащее намоточный моханихм для получения круглых катушек, механизм формования этих катушек в волнистую звезду и механизм для втягивания катушек в пазы статора.

Однако это устройство пригодно только для наготе; лсния волновых обмоток из тонких проводов, которые кроме того при втягивании часто обдираются и перепутываются.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является станок для намотки волновых сбмсток статоров, содержащий станину, сметочное и натяжное устройства, намоточное устройство, переталкиватель витков обмотки, отрезное

устройство и цикловой привод указанных устройств.

Однако такой станок имеет недостаточную производительность, так как операции по намотке выполняются на различном обо- рудова.чии с перестановкой катушек обмотки, а укладка обмотки данным устройством носит хаотичный характер: деформируются витки катушек и обдирается изоляция провода. Креме того, на нем нельзя изготавливать обмотку из провода большого сечения (cJnp .1-2 мм), укладываемую в полузакрытые пазы статора, так как будут наблюдаться обдиры изоляции и посторонние деформации провода.

Целью предложенного технического решения является расширение технологических возможностей путем намотки обмоток из провода любого диаметра и повышение производительности.

Указанная цель достигается тем, что станок для намотки волновых обмоток статоров электрических машин, содержащий станину, на которой установлены смоточное и намоточное устройства, переталкивзтель

у

ё

ю ю

S

витков обмотки, отрезное устройство и цикловой привод этих устройств, снабжен устройством заправки провода, выполненным в виде кольца, снабженного приводом его вращения, установленного концентрично ему кулачка, двух губок с проходящим через них стержнем, одна из которых закреплена на кольце, а стержеНь.;- подпружинен к кулачку и губкам, иамоточноег устройство выполнено в виде ротора с радиальными пазами, между ко тфыми на образующей его поверхности установлены штанги с челноками, на одном конце снабженные приводом их перемещения вдоль ротора, и комплекта пластин, попарно и параллельно установленных на челноках для ориентации пазов статора относительно ротора, а пере- талкиватель выполнен в виде корпуса, снабженного крышкой с элементом для установки статора, внутри которого в радиальных пазах ротора установлены толкатели, снабженные приводом их радиального перемещения, при этом кольцо устройства заправки установлено концентрично крышке корпуса, кулачок закреплен на крышке, а корпус кинематически связан с ротором для совместного вращения в процессе намотки и поворота на фазный шаг.

На фиг.1 показана компановка станка; на фиг.2 - вид на фиг.1; на фи.г.3. - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4- разрез Г-Г нафиг.З; на фиг.5 - вид В на фиг.З; на фиг.6 - разрез Д -Д на фиг.5; на фиг.7 - намоточное устройство; на фиг.8-схема переталкиваниЯ витка (ряда катушек) обмотки с намоточного устройства в статор; на фиг.9 - узел I на фиг.8; на фиг. 10 - форма витка (ряда катушек), получаемого в намоточном устройстве; на. фиг. 11 -схема намотки, начальное положение; на фиг.12 -тоже, конечное положение; на фиг. 13 - схема перемещения роликов штанг в кулачках; на фиг. 14 - кинематическая схема взаимодействия на моточного устройства и переталкивателя витков обмотки.

Для упрощения описания станка вместо ряд катушек употребляется слово виток.

Станок для намотки волновых обмоток статоров электрических машин содержит станину 1, смоточное устройство 2, намоточное устройство 3, устройство 4 заправки провода 5, переталкиватель 6 витков 7 обмотки, отрезное устройство 8 и цикловой привод 9.

Намоточное устройство содерж ит ротор Юс радиальными пазами 11 на одном конце ротора, штанги 12, размещенные на образующей поверхности ротора между радиальными пазами 11 и перемещающиеся вдоль ротора по направляющим пазам 13. На ра бочих концах (верхних) штанг установлены челноки 14 с выступом 15 и челноки 16 с канавкой 17, чередующиеся между собой. Количество штанг с челноками и радиальных пазов 11 ротора равно числу катушек в витке. В нашем случае виток содержит 12 катушек, следовательно устройство имеет 12 штанг. На каждом челноке параллельно друг другу установлена пара пластин 18 для

ориентации статора 19 относительно ротора 10. Ротор установлен вертикально на станине 1 в подшипниках. Каждая штанга имеет рычаг 20 с роликом 21 на конце, размещенным в ручьях 22 кулачков 23 и 24. Все штанги, имеющие челноки 14 с выступом 15, связаны с кулачком 23, а штанги, имеющие челноки 16 с канавкой 17, связаны с кулачком 24. Кулачки 23 и 24 для совместного вращения связаны между собой шпонкой.

Штанги размещены на роторе так, что между челноками образуются зазоры, напротив которых при работе станка будут располагаться пазы статора. Над каждым кулачком на роторе жестко закреплены диски 25 и 26..

На диске 25 закреплено шесть водил 27, размещенных в пазах рычагов 20 штанг, имеющих челноки 16 с канавкой 17, таким образом, что рычаг имеет возможность перемещаться по водилу 27 при движении

штанги вдоль ротора.

На диске 26 закреплено шесть водил 28, размещенных в пазах рычагов 20.штанг, имеющих челноки 14 с выступом 15, таким образом, что рычаг имеет возможность перемещаться по водилу 28 при движении штанги вдоль ротора..

Для останова ротора после поо Орога на 360° предусмотрен кулачок 29 и рычаг 30. закрепленные на роторе, и упор 31 с роликом 32, взаимодействующим с кулачком 29. На роторе закреплена шестерня 33 для вращения кулачков 23 и 24 и диск 34 с собачкой 35 для вращения переталкивателя. Сверху на ротор надет стакан 36 и закреплен винтом, так что челноки заходят о него. Стакан препятствует случайному перемещению привода вверх.

Намоточное устройство включает в себя также механизм регулировки хода челноков,

содержащий три вертикальных вала 37, имеющих правую и левую резьбы с гайками 38 и 39. Гайки жестко связаны с подшипниками 40 и 41, в которых вращаются кулачки 24 и 23, Валы 37 связаны цепной передачей 42.

. На верхних концах валов 37 выполнены головки 43 под ключ для их вращения.

Привод ротора осуществляется через шестерню 44, жестко связанную с диском 45, на котором закреплена собачка 46, взаимодействующая с храповиком 47 жестко закрепленном на роторе.

На шестерне 44 жестко закреплен палец 48, который входит в прорезь кулачка 29. Прорезь кулачка 29 обеспечивает движение упора 31 вниз для свободного прохода рычага 30.

Переталкиватель витков обмотки в пазы статора содержит гильзу 49, неподвижно закрепленную на станине 1, втулку 50, насаженную на гильзу с возможностью вращения от гидропривода (не показан), корпус 51, установленный в гильзе, соосно ей, имеющей прорези, в которые входят рычаги 52 крестовины 53, размещенной на втулке 54, жестко закрепленной на роторе 10.

На фланце 45 втулки 54 закреплены .кронштейны 56 с наклонными прорезями 57, Переталкиватель содержит также толкатели 58 с пальцами 59. Толкатели установлены в радиальных пазах диска 60, который посредством верхнего фланца 61 размещен подвижно в корпусе 51, при этом пальцы 59 ножей 58 размещены в наклонных прорезях 57 кронштейна 56, а рабочая часть 62 ножей - в радиальных пазах 11 ротора между челноками 14 и 16. Фланец 61 удерживается в корпусе крышкой 63.

На концах рычагов 52 крестовины закреплено кольцо 64. которое опирается на три сухаря 65, установленных в вертикальных пазах гильзы 49. Каждый сухарь 65 име- .ет ролик 66, который входит в косые пазы втулки 50.

На крышке 63 выполнено гнездо 67 с замками (на фиг. не показано) для размещения технологической втулки 68 со статором 19 и ее закрепления.

Устройство 4 заправки провода 5 содержит шестерню 69, которая свободно установлена на крышке 63 концентрично ротору и зафиксирована кольцо/и 70, кулачок 71, закрепленный на крышке 63 внутри шестерни, две губки, одна - неподвижная 72, закрепленная на шестерне, другая .- подвижная 73, стержень 74, установленный перпендикулярно рабочим поверхностям губок и подпружиненный к кулачку совместно с подвижной губкой, фильтру 75 и неподвижный ролик 76 для направления провода и натяжной механизм 77. С шестерней 69 взаимодействует блок шестерен 78, связанный с гидроприводом 79.

Для поворота статора и намотки следующей фазы имеется шестерья 80, закрепленная на корпусе 51, с подпружиненным фиксатором 81, западающим в отверстии диска 34 намоточного устройства.

Цикловой привод 9 содержит вертикальную ось 82, на которой установлены шестерни, взаимодействующие с гидроцилиндрами через храповые механизмы (на 5 фиг. не показаны): шестерня 83-для поворота статора на шаг фазы, шестерня 84-для вращения кулачков 23 и 24 через шестерню 33, шестерня 85 - для вращения ротора через шестерню 44. Упор 86 служит для фик0 сации кулачков 23 и 24, связанные между собой шпонкой 87. Станок оборудован электромеханической системой управления с пультами.

Станок для намотки волновых обмоток

5 статоров электрических машин работает следующим образом.

Наматываемый статор имеет 36 пазов, три фазы, каждая фаза содержит 7. битков (рядов катушек) по 12 катушек в каждом.

0 Статор 19 устанавливают в технологическую втулку 68 и фиксируют замками в гнезде 67 крышки 63. На ротор устанавливают стакан 36 для предотвращения смещения провода и крепят его винтом. Челноки 16 с

5 канавкой 17 располагают .у верхнего торца статора на уровне подачи Провода 5, а челноки 14 с выступом 15 располагают у нижнего торца статора.

Пазы статора располагаются напротив

0 зазоров между челноками, при этом смежные челноки частично перекрывают вход в пазы статора для предохранения изоляции провода от повреждений при укладке витка в пазы статора.

5 Затем осуществляют регулировку хода челноков, посредством вращения валов 37 и взаимным перемещением гаек 38 и 39, что обеспечивает взаимное положение челноков с канавками и выступами в исходном

0 положении.

Конец провода со смоточного устройства через тормоз 77, подают в фильеру 75 и размещают между губками 72 и 73.

Включают гидропривод 79 и при враще5 нии шестерни 69 стержень 74 сходит с кулачка 71 и губки 72 и 73 зажимают провод. При дальнейшем движении губки заводят провод в канавки 17 челноков 16 (достаточно, чтобы провод был захвачен канавкой

0 одного челнока) и при охвате ротора на угол 60° автоматически включается гидропривод поворо.та ротора через шестерню 85, взаимодействующую с шестерней 44. При вращении ротора 10, находящиеся на диске 26

5 водила 28, а на диске 25 - водила 27 поворачивают рычаги 20, ролики 21 которых перемещаются в.ручьях 22 кулачков 23 и 24. В результате перемещения роликов 21 по кулачкам, штанги начинают перемещаться по одной друг за другом по направляющим пазам 13 в заданной последовательности: первым движется вверх челнок с выступом, вторым движется вниз челнок с канавкой, третьим - вверх челнок с выступом, четвертым - вниз челнок с канавкой и т.д. Таким образом, что образование каждой полуволны витка челноком осуществляется в зоне первоначального охвата проводом ротора на длине окружности равной 30° (фиг.5). Челноки с канавкой тянут провод вниз, а челноки с выступом - вверх, при этом при полном обороте ротора получается полный виток, сформированный в волну (фиг, 10-12).

После начала работы первого челнока губки в процессе своего движения под действием кулачка разжимаются и освобождают конец провода. В разжатом, состоянии губки возвращаются в исходное положение, совершив один оборот.

В процессе поворота ротора шестерни 44 посредством пальца 48 вратцает кулачок 29V который в конце этого поворота поднимает через ролик 32 упор З3, препятствую щий движению ротора, т.е. упор гасит инерцию ротора. Вслед.за этим период ротора совершает обратный (холостой) ход и упор 31 занимает исходное положение (идет вниз)..:. Во время формирования витка пластины 18 каждого из челноков входят в пазы статора и центрируют его относительно зазоров между челноками, в которых размещены ножи п.эреталкивателя.

После формирования полного витка выступы челноков располагаются у верхнего торца статора, а канавки челноков - у нижнего торца, при этом пластины 18 челноков .с выступами находятся в двух смежных пазах статора, обеспечив его. центрирование.

Затем автоматически включается гидропривод, который вращает втулку 50, которая через ролик 66 и сухарь 65 перемещает крестовину 53 с кронштейнами 56 вниз, в результате взаимодействия наклонных прорезей 57 с пальцами 59 толкатели 58, толкатели,, перемещаясь в пазах диска 60, переталкивают виток с челноков ко дну паза статора до предела без обдиров о кромки паза (см. фиг.8,9).

После этого толкатели возвращаются в .исходное положение и одновременно с этим включается гидропривод вращения кулачков 23.и 24, который через шестерню 84 и взаимодействующую с ней шестерню 33 .поворачивает одновременно кулачки 23 и 24, которые возвращают штанги с челноками в исходное положение. Кулачки 23 и 24 после поворота фиксируются упором 86. Во время возвращения штанг смещение провода предотвращается втулкой 36.

На этом заканчивается образование первого витка. Таким же образом осуществляется формирование второго и последующих витков первой фазы. После

изготовления последнего витка первой фазы отрезное устройство 8 подводится к проводу и отрезает его.Далее включается гидропривод поворота статора и через шестерню 83 и взаимрдействующую с ней шестерню 80 статор поворачивается на шаг фазы (на два пазовых деления)..

Затем ведут намотку витков второй и третьей фазы статора. После чего с ротора

снимается стакан 36, а затем намотанный статор с технологической втулкой G8.

На этом заканчивается цикл намотки статора

Использование данного станка обеспечивает по сравнению с существующими устройствами для намотки волновых обмоток следующие преимущества: расширение технологических возможностей путем изготов- чления волновых обмоток из провода

большого диаметра (dnp 1,3 мл); повышение производительности за счет сокращения операций,, так как исключается перекладка катушек с шаблона на штыревую оправку и втягивание катушек в.пазы

статора со штыревой оправки; улучшение качества обмотки, так как уменьшается повреждение эмаль-изоляции при укладке провода в пазы статора, вследствие гого, что кромки паза при укладке провод а закрываются челноками,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Станок для намотки волновых обмоток статоров электрических машин, содержащий станину, на которой установлены смо- точнре и намоточное устройства, переталкиватель витков обмотки, отрезное устройство и цикловой привод этих устройств, отличающийся тем, что, с

целью расширения технологических возможностей путем намотки обмоток из провода любого диаметра и повышение произзодительности, он снабжен устройством заправки провода, выполненным в виде

ко льца, снабженного приводом его вращения, установленным ко нцентрично ему кулачка, двух губок с проходящим через них стержнем, одна из которых закреплена на кольце, а стержень подпружинен к кулачку

и губкам, намоточное устройство выполнено 1 в виде ротора с радиальными пазами, между которыми на образующейся его поверхности установлены штанги с челноками, на одном конеце снабженные приводом их перемещения вдоль ротора, и комплекта пластин, попарно и параллельно установленных на челноках для ориентации пазов статора относительно ротора, а переталкиватель выполнен в виде корпуса, снабженного крышкой с элементом для установки статора, внутри которого в радиальных пазах ротора установлены толкатели, снабженные приводом их радиального перемещения, при этом кольцо устройства заправки провода установлено концентрично крышке корпуса, кулачок закреплен на крышке, а корпус кинематически связан с ротором для совместного вращения в процессе намотки и поворота на фазный шаг.

U-J пйЪернуто

фи г, 5

Фиъ. 13

Использование: область электромашиностроения для производства волновых обмотокэлектрических машин, преимущественно из проводов большого сечения (dnp. 1,3 мм). Станок снабжен устройством заправки провода, намоточное устройство содержит ротор с радиальными пазами, штанги с челноками, перемещающиеся по ротору. На каждом челноке параллельно друг другу установлена пара пластин для ориентации статора относительно ротора. 14 ил.