FI112412B - Menetelmä sähkökoneen käämityksen valmistamiseksi - Google Patents

Description

, 112412

MENETELMÄ SÄHKÖKONEEN KÄÄMITYKSEN VALMISTAMISEKSI

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään sähkökoneen valmistamiseksi.

Sähkömoottoreissa käämitys kiinnitetään staattoriin ja/tai 5 roottoriin joko sellaisenaan tai staattorin/roottorin magneettipiiriin ferromagneettiseen osaan. Jälkimmäisessä tapauksessa käämitys sovitetaan magneettisesta materiaalista valmistettuun levypakkaan työstettyihin uriin tai erillisten staattorin/roottorin rungosta ulkonevien napakenkien ympäril-10 le. Tämä keksintö koskee käämityksen valmistamista moottoreihin, jossa käämitys sovitetaan uriin. Vielä tarkemmin keksintö koskee moottoria, jossa on avoimet urat.

Pienehköjen vaihtovirtakoneiden staattoreissa on käytetty puolisuljettua uraa, jolloin uran suuaukossa oleva hampaiden 15 pään levennys toimii osittaisena uransulkijana estäen käämejä liikkumasta. Hampaan pään muotoilulla voidaan vaikuttaa myös koneen ominaisuuksiin, kuten hajareaktanssiin ja ilmavälin magneettivuon ohjaukseen. Puolisuljettu ura tekee kuitenkin kääminnän hyvin työlääksi, koska käämivyyhdit on pujotettava 20 kapeasta ura-aukosta yksi tai muutama lanka kerrallaan. Kää-mivyyhti on tällöin vaikea pitää muodossaan ja vaatii muotoi-• t*.: lua kääminnän jälkeen.

Aksiaali-ilmavälisissä moottoreissa hampaiden leveys on pieni ' moottorin sisäpinnalla ja käämityksen vyyhdenpäille jäävä ti- \ , 25 la on hyvin rajoitettu. Vyyhden tulee muotoilla siten, että '·’ " ne mahtuvat niille varattuun tilaan ja että niiden eristyksiä ei vyyhtejä paikalleen asetettaessa vahingoiteta. Käämityksen valmistaminen sisältää useita työvaiheita, joita pyritään automaattistamaan ja yksinkertaistamaan.

I M

*-·/ 30 Keksinnön tarkoituksena on kehittää uusi menetelmä sähköko- . neen käämityksen valmistamiseksi, joka poistaa edellä mainit- « » · ·.* tuja ongelmia ja joka soveltuu erityisesti avoimiin uriin asennettaviin käämityksiin. Erityisesti tarkoituksena luoda : .·. menetelmä, joka soveltuu aksiaali-ilmavälisen moottorin kää- * # * 35 mien valmistamiseksi. Tämän aikaansaamiseksi keksintö tunne- 2 112412 taan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan ominaispiirteistä. Menetelmän mukaisesti käämilangasta käämitään käämivyyhdet, käämivyyhdet muotoillaan olennaisesti lopulliseen muotoonsa, käämivyyhdet sovitetaan paikoilleen magneettisydämeen 5 järjestettyihin uriin. Kun käämivyyhdet käämitään muottiin, joka on olennaisesti moottorin uran levyinen, on vyyhdensivu jo tässä vaiheessa lopullisessa muodossaan uraan sovitettavaksi. Toisen sovellusmuodon mukaan vyyhdillä ei ole käämin-nän jälkeen täsmällisesti uran mukaista poikkileikkausta, 10 vaan vyyhdensivujen poikkileikkaus muotoillaan esimerkiksi pakottamalla ne urien muotoisiin sapluunoihin, joilla käämivyyhdet kierretään lopulliseen muotoonsa.

Erään sovellusmuodon mukaan käämivyyhden ensimmäinen vyyhdensivu sovitetaan yhteen moottorin uraan ja vyyhteä käännetään 15 siten, että toinen vyyhdensivu menee toiseen moottorin uraan. Käämivyyhden ensimmäinen vyyhdensivu menee silloin uran alaosaan ja sen päälle tulee toisen vyyhden vyyhdensivu ja kää-mivyyhden toinen vyyhdensivu tulee toisen uran yläosaan kolmannen vyyhdensivun päälle silloin, kun on kyse kaksikerros-20 käämityksestä.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti vyyhden päät on muotoiltu lopulliseen muotoonsa ennen uriin sovittamista.

i * ’* ; Paikalleen asettamisen yhteydessä ei kääminpäitä tällöin ole tarpeen käännellä ja vyyhden päät on taivutettu siten, että • · · ’. ·* 25 ne menevät juohevasti toisten vyyhden päiden kanssa lomit- • · I ’· tain.

· • * *

Edullisen suoritusmuodon mukaisesti kukin käämivyyhti on erillinen uraan sovitettaessa ja käämivyyhdet yhdistetään uraan sovittamisen jälkeen toisiinsa siten, että muodostuu 30 haluttu käämitys. Käämivyyhdet on helppo valmistaa yksittäi- • ]' sinä ja niiden muotoilu sekä uriin sovittaminen on nopeampaa *·’ > kuin toisiinsa kytkettyjen vyyhtien. Eristeet eivät on täl- löin vahingoitu niin helposti. Tämä menettely soveltuu var-sinkin aksiaalimoottoreille, joissa sisäkehällä oleva tila • » · , V 35 käämien vyyhdenpäille on hyvin pieni.

* t · I » · · 112412 3

Edellisen kanssa vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaan kaksi tai useampaa käämivyyhteä on kytketty sarjaan ennen vyyhtien uriin sovittamista sarjaan kytkettyjen vyyhtien äärimmäiset johteiden päät yhdistetään toisiin vyyhtisarjoihin siten, et-5 tä muodostuu haluttu käämitys. Käämien yhteen juottaminen vähenee ja ääritapauksissa jää kokonaan pois. Näin voidaan tehdä varsinkin koneissa, joissa tilaa on riittävästi tai vyyhden päät molemmissa päissä uraa ovat samanmuotoisia kuten li-neaarimoottorisovelluksissa.

10 Edullisesti käämivyyhtien uriin sovittamisen jälkeen urat suljetaan uriin muodostettuihin loviin työnnettävillä ferromagneettisilla kiiloilla. Vyyhdet tukeutuvat kiiloihin uran syvyyssuunnassa eikä mitään erityistoimenpiteitä tarvita kiilan asettamisen jälkeen. Urakiilalla saadaan myös tehokas, 15 harmonisista vapaa ilmavälivuo, jolloin harmonisista aiheutuva tärinä ja melu vähenee olennaisesti. Erityisesti kestomag-netoidulla tahtikoneella tämä on merkittävä, koska staattorin uraluku on normaalisti jaollinen roottorin magneettien lukumäärällä. Tällä saadaan aikaiseksi myös lähes puolisuljettua 20 uraa vastaavat magneettiset ominaisuudet koneen ilmavälipin-nassa.

i » · »

Aksiaalimoottorin tai kartiomoottorin ollessa kyseessä ovat i urat akselia lähempänä olevalla reunalla lähempänä toisiaan ;·; kuin ulkoreunalla. Vyyhdenpäät on tällöin edullisesti muo- : >' 25 toiltu jo käämintävaiheessa eripituisiksi siten, että ensim- : * mäinen, akselia lähempänä oleva vyyhdenpää on lyhyempi kuin # a v toinen akselista kauempana oleva vyyhdenpää.

Eräitä muita keksinnön edullisia suoritusmuotoja on määritelty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

; ’· 30 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten * * fc •s piirustuksiin, joissa a * «ta •t’t - kuvio 1 esittää käämivyyhteä, » 4 112412 - kuvio 2a esittää käämivyyhteä poikkileikkauksena A-A kuviosta 1, - kuvio 2b esittää muotoillun käämivyyhden poikkileikkausta, - kuvio 3a esittää muotoilemattoman käämivyyhden poikkileik-5 kausta ensimmäinen vyyhdensivu urassa, - kuvio 3b esittää muotoillun käämivyyhden poikkileikkausta uriin sovitettuna.

Moottorin käämiä valmistettaessa kelataan käämivyyhti 2 käämi langasta vyyhtikoneessa (ei esitetty) kuvion 1 mukaiseen 10 muotoon, jossa on suorat vyyhdensivut 4, jotka tulevat sovitetuiksi moottoriin uriin. Edullisesti käämivyyhden poikkileikkaus on myös suorakaiteen muotoinen ainakin vyyhdensivun kohdalta (kuvio 2a) . Vyyhtisapluunat käsittävät kaksi U:n muotoista kourua 12 ja 14, joiden kourun leveys vastaa moot-15 torin uran leveyttä. Vyyhti käämitään vilskekäämityksenä ja sapluunan muodolla saadaan aikaiseksi uraan tulevan vyyhden osan eli vyyhdensivun oikea muoto. Sapluunan kourut ovat kelattaessa edullisesti moottorin urajaon määräämän etäisyyden päässä toisistaan. Aksiaalimooottorin tapauksessa sapluunan . 20 kourut ovat myös toistensa suhteen vinossa saman verran kuin •y; moottorin ne urat, joihin vyyhdensivut sovitetaan. Näin kää- mi vyyhden ensimmäinen pää 6 on taivutettu pienemmällä säteel-lä ja se muodostaa aksiaalimoottorin sisemmän vyyhdenpään.

: ’.· Käämivyyhden toinen pää 8 on vastaavasti taivutettu suurem- • *·· 25 maila säteellä ja se muodostaa aksiaalimoottorin ulomman : : : vyyhdenpään. Luonnollisesti moottoreissa, joissa urat ovat samansuuntaisia, ovat vyyhdenpäät samanlaisia. Suorakulmaiseen sapluunaan kelattuna myös vyyhdenpäiden kohdalla vyyhden poikkileikkaus on suorakaiteen muotoinen. Käämivyyhti voidaan :·, 30 myös kelata ympyräksi tai muun muotoiseksi renkaaksi. Kuvion ’...^ 1 muoto suorine vyyhdensivuineen vähentää myöhemmässä vai- '. . heessa käämilankojen taivuttelua ja pienentää siten eristeen ·.· · vaurioitumisriskiä.

Käämivyyhti 2 on kelaamisen jälkeen suora, jolloin vyyhtisap- 3 5 luunan 12 ja 14 kouruissa olevat vyyhdensivut ovat samansuun- 5 112412 täisiä uran syvyyden suunnassa, toisin sanoen sekä ensimmäinen 5 että toinen vyyhdensivu 7 ovat samassa linjassa katsottaessa käämiä moottorin ilmavälistä päin eli kuviossa 2a ylhäältä tai alhaalta. Vyyhtisapluuna voi toimia myös vyyhden 5 muovailutyökaluna, jolla käännetään vyyhti lopulliseen moottoriin asennettavaan muotoonsa. Sapluunan kourua 14 kierretään sivulle hieman vajaa 90 astetta siten, että kourun asento säilyy samana eli vyyhdensivun 5 poikkileikkaus pysyy samansuuntaisena vyyhdensivun 7 poikkileikkauksen kanssa (kuvio 10 2b) . Aksiaalimoottorin olless kyseessä ylempää vyyhdensivua 5 kierretään samalla urien vinouden vaatima määrä. Jos useita vyyhtejä tai kaikki koneen vyyhdit muotoillaan samalla, kierretään ylempää kuorua urajaon monkerran verran ja samalla painetaan kouorua 14 alas kohti kourun 12 tasoa. Vyyhdensivut 15 eivät ole kuvan mukaisesti aivan vaakasuunnassa samalla kohdalla, vaan vyyhdensivun 5 alareuna on vyyhdensivun 7 yläreunan kohdalla. Vyyhdensivut tulevat eri uriin moottorissa, jolloin vyyhdensivu 7 asetetaan yhden uran pohjalle ja toinen vyyhdensivu 5 asetetaan toisen uran moottorin ilmavälin puo-20 leiseen osaan, kun ajatellaan moottorin levypakka vyyhden alle kuvassa 2b.

Ennen käämivyyhtien sovittamista uriin vyyhdensivujen ympä-rille kiedotaan uraeristys, joka on sinänsä tunnettua sähkö-koneissa käytettyä eritemateriaalia kuten eristenauhaa. Kää-’ 25 mivyyhdet sovitetaan sen jälkeen uriin niin, että kunkin .!*: vyyhden ensimmäinen vyyhdensivu tulee uran pohjalle ja toinen ;t ’ vyyhdensivu toiseen uraan toisen käämivyyhden vyyhdensivun : " päälle. Käämejä asetettaessa vyyhdenpäät eristetään sinänsä '·' ' tunnetulla vyyhdenpääeristeellä. Käämit lukitaan paikalleen 30 urakiilalla (kuvio 3b) ja vyyhtien langanpäät yhdistetään toisiinsa siten, että muodostuu haluttu käämitys, esimerkiksi tietyn napaluvun mukainen kolmivaihekäämitys. Vyyhdenpäät eristetään alan tekniikasta sinänsä tunnetulla sopivalla vyyhdenpääeristeellä.

v 3 5 Vaikka käämivyyhdet on edellä kuvattu yksittäisinä, voidaan keksinnön puitteissa useita vyyhtejä yhdistää toisiinsa jo κ 112412 vyyhden kelausvaiheessa, jolloin kyseiset vyyhdet ovat valmiiksi toisiinsa kytkettyjä.

Kuvioissa 3a ja 3b on kuvattu eräs vaihtoehtoinen vyyhden muovausmenetelmä. Suora poikkileikkaukseltaan suorakaiteen 5 muotoinen vyyhti on vyyhdensivujen osalta eristetty uraeris-teellä 19, joka samalla tukee vyyhteä ja pitää sen riittävästi muodossaan asennuksen aikana. Ensimmäinen vyyhdensivu 17 on sovitettu uran 24 pohjaosaan. Kuvioissa on kuvattu osa moottorin staattorin levysydäntä 20, sekä levysydämeen meis-10 tetyt urat 24 ja 25. Urien välissä on hampaat 22. Muotoilu-työkalu sovitetaan vyyhdensivun 15 päälle ja sillä kierretään vyyhdensivua 15 sivulle ja kohti staattorin levypakkaa siten, että vyyhdensivu osuu uran 25 kohdalle. Vyyhdensivu painetaan niin syvälle, että sen alle uran jää vyyhdensivun korkuinen 15 tila, johon sovitetaan toinen vyyhti. Urien 24 ja 25 välissä voi olla yksi tai useampia uria riippuen koneen rakenteesta. Käytännössä vyyhti on edullista taivuttaa ilman, että uran pohjalla on ennestään vyyhteä, jotta taivutus saa lopullisen muotonsa ilman jännityksiä. Hampaiden päihin on meistetty lo-20 vet 26, joihin sovitetaan urakiilat 28 käämien pitämiseksi paikallaan. Edullisesti urakiilat 28 on valmistettu ferromagneettisesta aineesta, jolloin ne samalla toimivat ilmavälin ja hampaiden päiden magneettivuota ohjaavana magneettipiirin osana. Muuten vyyhdenpään eristykset ja vyyhtien johtimien ·_ 25 yhdistämiset tehdään kuten ensimmäisenä kuvatussa suoritus- .!'! muodossa. Hammas voidaan myös muotoilla siten, että ura on *t< tasalevyinen lähes päähän asti ja hampaan päähän on muodos- • ’’ tettu olake, jonka alle urakiila sovitetaan. Urakiila vastaa '·' ' tällöin olakkeeseen käämivyyhden painaessa sitä kohti ilmavä- 30 liä. Urakiila voi olla myös olla liimattu hartsilla paikalleen.

Keksintöä on edellä kuvattu sen erään suoritusmuodon avulla. Esitystä ei kuitenkaan ole pidettävä patentin suojapiiriä ra-". . joittavana, vaan sen sovellukset voivat vaihdella seuraavien 35 patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

Claims (10)

1. Menetelmä sähkökoneen käämityksen valmistamiseksi, jonka koneen staattorin ja/tai roottorin magneettisydämeen (20) on 5 järjestetty urat (24), joihin käämivyyhdet (2;5,7;15,17) on sovitettavissa, tunnettu siitä, että - käämilangasta muodostetaan käämivyyhdet (2) siten, että vyyhdensivut ovat olennaisesti magneettisydämeen järjestetyn uran levyisiä, 10. käämivyyhdet (2) muotoillaan olennaisesti lopulliseen muo toonsa, - käämivyyhdet (2;5,7;15,17) sovitetaan paikoilleen magneettisydämeen järjestettyihin uriin (24).

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att den enskilda lindningshärvan (2) formas genom att härvornas sidor (5, 7) inpassas i mallar (14, 15) av spärens form, vilka mallar vrids sä att lindningens härvsidor (5, 7) väsentligen intar ett läge enligt 15 spären.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että yksittäinen käämivyyhti (2) muotoillaan sovittamalla vyyhdensivut (5,7) urien muotoisiin sapluunoihin (14,15), joita kierretään siten, että käämin vyyhdensivut (5,7) ovat olennaisesti urien mukaisessa asennossa.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att lindningshärvans (2) ena sida (17) inpassas i ett motorspär (24) ooh härvan vänds sä att den andra härvsidan (15) gär in i ett annat motorspär (25). 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • j. 20 että käämi vyyhden (2) ensimmäinen vyyhdensivu (17) sovitetaan V, yhteen moottorin uraan (24) ja vyyhteä käännetään siten, että • · toinen vyyhdensivu (15) menee toiseen moottorin uraan (25) . ♦ * · » * · i ’.·* 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • ’·· että ensimmäinen vyyhdensivu (17) sovitetaan yhden moottorin : 25 uran (24) alaosaan ja toinen vyyhdensivu (15) sovitetaan toi sen moottorin uran (25)yläosaan.

4. Förfarande enligt patentkravet 3, kännetecknat av, att den ena härvsidan (17) .inpassas i nedre delen av ett motorspär (24) och den andra härvsidan (15) inpassas i :, v övre delen av ett annat motorspär (25). > I · 25 5. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att ocksä lindningshärvornas • ’ *,. ändar formas till väsentligen slutlig form innan härvorna inpassas i spären. t ·« • · ·

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ' että käämivyyhdet muotoillaan myös vyyhdenpäiden osalta olen- naisesti lopulliseen muotoonsa ennen uriin sovittamista. I ,

6. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att varje lindingshärva (2) är .. . separat vid inpassningen i spären (24, 25) och att lindningshärvorna (2) sammankopplas • · ‘; 30 efter inpassningen i spären (24,25) sä att den önskade lindningen bildas. •,: : 7. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att tvä eller flera lindingshärvor (2) seriekopplats innan härvorna inpassas i spären (24, 25) och att de seriekopplade ·’ härvornas yttre ledarändar kopplas tili andra härvserier sä att den önskade lindningen 35 bildas. 1° 112412

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, » · !.: * että kukin käämivyyhti (2) on erillinen uraan (24,25) sovi- U”: tettaessa ja että käämivyyhdet (2) yhdistetään uraan (24,25) sovittamisen jälkeen siten, että muodostuu haluttu käämitys. 8 112412

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaksi tai useampaa käämivyyhteä (2) on kytketty sarjaan ennen vyyhtien uriin (24,25) sovittamista sarjaan kytkettyjen vyyhtien äärimmäiset johteiden päät yhdistetään toisiin vyyh- 5 tisarjoihin siten, että muodostuu haluttu käämitys.

7 112412

8. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att spären (24, 25) efter att , lindningshärvoma (2;5,7;15,17) inpassats i dem tillsluts med hjälp av kilar (28) som inpressas i spärens Övre del. 5

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käämivyyhtien (2;5,7;15,17) uriin sovittamisen jälkeen urat (24,25) suljetaan urien yläosiin työnnettävillä kiiloilla (28) .

9. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att de formade lindningshärvoma stabiliseras och bandageras med isolerband.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muotoillut käämivyyhdet tuetaan ja sidotaan eristenau-halla.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vyyhden ensimmäinen vyyhdenpää (6) lyhyempi kuin toinen 15 vyyhdenpää (8). • · · · ’•il, • I I · * · · * 1 · * · · ♦ 1 · ' 1 · * 1 · • 1 · * · • 1 a • » • · 1 1 9 112412 , 1. Förfarande för tillverkning av lindningen tili en elmaskin, i vilken maskin statoms och/eller rotorns magnetkärna (20) är försedd med spär (24) i vilka lindningshärvorna 5 (2;5,7; 15,17) kan placeras, kännetecknat av, - att lindningshärvorna (2) lindas av lindningsträd sä att härvsidoma är väsentligen lika breda som det i magnetkäman anordnade späret, - att lindningshärvorna (2) väsentligen formas till slutlig form, - att lindningshärvorna (2;5,7;15,17) inpassas pä plats i spär (24) anordnade i 10 magnetkäman.

10. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att härvans ena härvända (6) är 10 kortare än den andra härvändan (8). r · » » · # * ·