Способ намотки якорей коллекторных электрических машин (варианты)

 

Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин, а именно якорей с разными видами обмоток, в частности обмоткой типа "елочка", и может быть использовано в электротехнической промышленности. В способе намотки якорей коллекторных электрических машин, включающем установку вала якоря с коллектором в центрах устройства, закрепление начала, конца и петель провода, ориентирование провода относительно пазов якоря и перемещение проводоводителям, начало, конец и петли провода соединяют с соответствующими пластинами коллектора, раскладывают провод в пазах якоря, пропускают через фильеры проводоводителя и натягивают витки провода, затем производят намотку якоря, в входе проводоводитель поворачивают на расчетный шаг вокруг и перемещают вдоль оси вала якоря, после чего освобождают провод из фильер и от натяжения. Второй вариант решения задачи заключается в том, что вал с якорем поворачивают на расчетный шаг вокруг его оси и перемещают внутри неподвижного проводоводителя. Изобретение позволяет осуществить одновременную намотку конца и начала провода, вследствие чего секции и витки провода укладываются абсолютно симметрично, каждая секция удерживаются последующей, повышая их механическую прочность. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления электрических шин, а именно якорей с разными видами обмоток, в частности обмоткой типа "елочка", и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Известен "Способ намотки якорей коллекторных электрических машин" (а.с. СССР, N 110722, H 92 K 15/09, 1982), включающий намотку секций непрерывным проводом с образованием выводов и электрическое соединение выводов с коллекторными пластинами, при этом выводы образуют укладкой провода в шлицы двух соседних пластин, огибая при этом соответствующие части петушка.

Данный способ подразумевает последовательную намотку провода на якорь, причем провод наматывают только от начала секции к концу с последующим поочередным соединением выводов с коллекторными пластинами и завершающим скручиванием начала и конца провода, пропущенных через шлиц коллекторной пластины.

Недостаток способа - его низкая технологичность, т.к. намотка осуществляется последовательно в каждый из 12 пазов якоря одним проводом.

Известен выбранный за прототип способ намотки якорей, осуществляемый устройством (а. с. СССР, N 1786604, H 02 K 15/09, 1991). Способ включает установку якоря с коллектором в оправку и закрепление его, ориентирование проводов относительно пары наматываемых пазов и закрепление заправленного в устройство провода на валу якоря. Затем проводоводитель, вращаясь, наматывает секцию якоря, а специальный узел устройства осуществляет наброс петель на крючок коллектора.

Недостатком данного способа является то, что с его помощью невозможно добиться полной симметрии секций обмоток якоря, т.к. первая секция наматывается на якорь в пазы по наименьшему периметру и ее активное сопротивление, длина и вес - наименьшие, а индуктивное сопротивление наибольшее. Далее, по мере намотки последующих секций, изменяются в сторону увеличения их активное сопротивление, длина и вес при уменьшении индуктивного сопротивления. Лобовые части последней секции обмотки находятся сверху остальных, создавая "вылет" лобовых частей, и удерживаются только трением и пропиточными компаундами. Все эти факторы создают дисбаланс якоря, который, как правило, устраняют при балансировке высверливанием, фрезерованием зубцов пакета якоря и другими способами, что приводит к неравномерности воздушного зазора и одностороннему притяжению якоря. Отсюда возникает вибрация, радиопомехи, ухудшается коммутация. При работе электрической машины происходит нагрев в первую очередь обмоток якоря и удлинение проводников, причем верхние витки удлиняются больше нижних, т.е. якорь, намотанный данным способом, разбалансируется, деформируется, что увеличивает вибрацию электрической машины.

Задачей предлагаемого изобретения является достижение абсолютной симметрии секций обмоток якоря за счет одновременной намотки начала и конца провода по всем пазам якоря.

Данная задача решается тем, что в способе намотки якорей коллекторных электрических машин, включающем установку вала якоря с коллектором в центрах устройства намотки якорей, закрепление начала, конца и петель провода, ориентирование провода относительно пазов якоря и перемещение проводоводителя, начало, конец и петли провода соединяют с соответствующими пластинами коллектора, раскладывают провод в пазах якоря, пропускают через фильеры проводоводителя и натягивают витки провода, затем производят намотку якоря, в ходе которой проводоводитель поворачивают на расчетный шаг вокруг и перемещают вдоль оси вала якоря, после чего освобождают провод из фильер и от натяжения. Второй вариант решения задачи заключается в том, что в способе намотки якорей коллекторных электрических машин, включающем установку вала с коллектором в центрах устройства намотки якорей, закрепление начала, конца и петель провода, ориентирование провода относительно пазов якоря, начало, конец и петли провода соединяют с соответствующими пластинами коллектора, раскладывают провод в пазах якоря, пропускают через фильеры проводоводителя и натягивают витки провода, затем производят намотку якоря, в ходе которой вал с якорем поворачивают на расчетный шаг вокруг его оси и перемещают внутри неподвижного проводоводителя.

Начало, конец и петли провода соединяют с соответствующими пластинами коллектора с целью набора схемы одновитковой обмотки и дальнейшей намотки в пазы якоря одновременно начала и конца провода.

Витки провода натягивают одним из известных способов для предотвращения их выпадания из пазов якоря.

Провода секций раскладывают в пазах якоря с целью симметричной укладки их в пазы после натяжения и для закрепления схемы одновитковой обмотки.

Провод пропускают через фильеры проводоводителя с целью направления его в пазы якоря с одновременным удержанием провода.

Проводоводитель поворачивают на расчетный шаг вокруг оси якоря с целью одновременной укладки пропущенных через фильеры проводов секций со стороны лобовых частей якоря. Как вариант операцию одновременной укладки проводов секций со стороны лобовых частей якоря возможно производить поворотом якоря вокруг своей оси на заданный шаг относительно неподвижного проводоводителя.

Проводоводитель перемещают вдоль оси вала якоря с целью одновременной укладки, пропущенных через фильеры, проводов секций в пазы якоря. Как вариант вал с якорем и коллектором может перемещаться по своей продольной оси внутри неподвижного проводоводителя. Также для укладки проводов секций со стороны лобовых частей якоря и в его пазы возможен вариант поочередного продольного перемещения вала якоря и поворота проводоводителя и наоборот.

После окончания намотки всех пазов якоря провода секций освобождают из фильер и от натяжения с целью укладки последних витков секций.

Все перечисленные операции и их варианты обеспечивают абсолютно симметричное расположение витков обмотки якоря в пазах и получение схемы обмотки типа "елочка".

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - схема устройства для осуществления способа намотки якорей коллекторных электрических машин в исходном положении; на фиг. 2 - схема фильеры с пропущенным проводом; на фиг. 3 - схема одновитковой обмотки; на фиг. 4 - схема многовитковой обмотки.

Устройство, с помощью которого осуществляют способ намотки якорей коллекторных электрических машин, содержит вал 1 электрической машины, установленный концом 2 в один из центров 3 устройства, конец 4 вала 1 опирается на соосный с валом 1 стержень 5, установленный в противоположном центре 6 устройства. На валу 1 расположены якорь 7 с пазами 8 и лобовыми частями 9 и 10 и коллектор 11 с пластинами 12. На стержне 5 установлен барабан 13 с зажимами провода 14. Барабан 13 имеет возможность перемещаться вдоль оси стержня 5. В зоне якоря 7 расположен проводоводитель 15, выполненный в виде кольца, имеющего возможность перемешаться вокруг и вдоль оси вала 1, при этом ось вращения кольца проводоводителя 15 совпадает с осью вала 1 электрической машины. На проводоводителе 15 установлены фильеры 16, включающие крючок 17 и ушко 18 (см. фиг. 2) через которые пропускают провода 19 секций для предотвращения их спутывания при повороте проводоводителя 15. Возможен вариант выполнения вала 1 неподвижным (жестко закрепленным в центрах 3 и 6) в паре с вращающимся и перемещающимся относительно оси вала 1 проводоводителем 15 или наоборот, вал 1 (вместе с центрами 3 и 6) имеет возможность перемещаться и вращаться относительно своей оси при неподвижном проводоводителе 15.

Способ намотки осуществляется следующим образом (рассматривается частный случай намотки провода по схеме обмотки типа "елочка").

Предварительно рассчитывают общую дину провода 19: l_пр. = n_витк. · l_{ср. 1 витка}, где n_витк. - количество витков в одном пазу якоря; l_{ср. 1 витка} - средняя длина одного витка. Затем начало провода 19 соединяют с пластиной N 1 коллектора 11, сам провод 19, предварительно обведя его вокруг вала 1, заводят в соответствующий паз N 1 якоря 7, пропускают через ушко 18 фильеры N 1 проводоводителя 15 так, что провод 19 закрепляется на крючке 17 фильеры 16. Далее провод 19 крепят к соответствующему зажиму 14 барабана 13 и обратно пропускают таким же способом через ушко 18 фильеры N 6. После фильеры N 6 провод 19 укладывают в паз N 6 якоря 7 и закрепляют его петлю на пластине N 2 коллектора 11. Таким образом набирают одновитковую схему (см. фиг. 3) обмотки якоря 7 с ориентированием провода 19 относительно пазов 8. Далее набирают остальные первые витки секций обмотки якоря по той же схеме: пластина N 2 коллектора 11 с обводом провода 19 вокруг вала 1 якоря 7 - паз N 2 якоря 7 - фильера N 2 проводоводителя 15 - зажим 14 барабана 13 - фильера N 7 проводоводителя 15 - паз N 7 якоря 7 - соседняя пластина N 3 коллектора 11 и т.д., пока конец провода 19 не закрепляют на пластине N 1 коллектора 11 /для коллектора с 12 пазами/. После перечисленных операций производят намотку проводов секций в пазы 8 якоря 7, при этом проводоводитель 15 с закрепленными в его фильерах 16 проводами 19 секций поворачивают относительно оси вала 1 якоря 7 так, что фильера N 1 устанавливается напротив паза N 6 якоря 7, вследствие чего закрепленные в фильерах 16 провода 19 секции укладываются на лобовую часть 9 якоря 7. Затем проводоводитель 15 перемещают вдоль оси вала 1 якоря 7, укладывают в паз N 6 якоря 7 провод 19 секции, закрепленный в фильере N 1 поворачивают в противоположном направлении на шаг, равный предыдущему, вокруг оси вала 1 якоря 7, при этом фильера N 1 проводоводителя 15 устанавливается напротив паза N 1 якоря 7, укладывая провод секции на лобовую часть 10 якоря 7 (см. фиг. 4). После этого проводоводитель 15 заново перемещают вдоль оси вала 1 якоря 7 в исходное положение и цикл одновременной укладки всех проводов 19 секций повторяют заново, пока все витки не будут уложены в соответствующие пазы якоря 7. Перемещаясь вокруг и вдоль оси вала 1 якоря 7, проводоводитель 15 укладывает витки провода 19 секций в пазы 8 якоря 7, в связи с этим длина проводов 19 секций периодически уменьшается, вследствие чего барабан 13 вынужден перемещаться вдоль оси стержня 5 по направлению к якорю 7. В конечном итоге последние провода секций освобождаются из зажимов 14 барабана 13 и фильер 18 и их укладывают в пазы 8 и на лобовые части 9 и 10 якоря 7. За один цикл происходит намотка 2-х витков секции, вследствие чего четное число витков будет заканчиваться со стороны коллектора 11, а нечетное с противоположной стороны якоря 7.

Применение предлагаемого способа позволяет осуществлять одновременную намотку конца и начала провода и пазы якоря, вследствие чего секции и ветви провода укладываются абсолютно симметрично, каждая секция удерживается последующей, повышая их механическую прочность. В обмотке имеет место равенство сопротивлений, хорошая коммутация, отсутствует дисбаланс якоря, создаются равные условия для работы электродвигателя в режиме реверса. Процесс намотки не требует большого натяжения нити провода, что исключает ее обрывы и замыкания.

Формула изобретения

1. Способ намотки якорей коллекторных электрических машин, включающий установку вала с коллектором в центрах устройства намотки якорей, закрепление начала, конца и петель провода, ориентирование провода относительно пазов якоря и перемещение проводоводителя, отличающийся тем, что начало, конец и петли провода соединяют с соответствующими пластинами коллектора, раскладывают провод в пазах якоря, пропускают через фильеры проводоводителя и натягивают витки провода, затем производят намотку якоря, в ходе которой проводоводитель поворачивают на расчетный шаг вокруг и перемещают вдоль оси вала якоря, после чего освобождают провод из фильер и от натяжения.

2. Способ намотки якорей коллекторных электрических машин, включающий установку вала с коллектором в центрах устройства намотки якорей, закрепление начала, конца и петель провода, ориентирование провода относительно пазов якоря, отличающийся тем, что начало, конец и петли провода соединяют с соответствующими пластинами коллектора, раскладывают провод в пазах якоря, пропускают через фильеры проводоводителя и натягивают витки провода, затем производят намотку якоря, в ходе которой вал с якорем поворачивают на расчетный шаг вокруг его оси и перемещают внутри неподвижного проводоводителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4