SAFARI ZADEH, Hossein (Högernweg 29, Othmarsingen, CH-5504, CH)
| Patentansprüche 1. Vorrichtung (1) zum Umwickeln eines Leiterstabs (2) mit einer Isolierung (3), wenigstens umfassend eine Trägereinrichtung (6) mit mindestens einer Vorratsrolle (4) zur Bevorratung und Führung eines Isolierbands (5) zu dem Leiterstab (2), wobei der Leiterstab (2) eine Drehbewegung und eine Axialbewegung relativ zu der Trägereinrichtung (6) ausführt, um den Leiterstab (2) mit dem Isolierband (5) zu umwickeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (6) mit mindestens einer Druckrolle (7), welche das Isolierband (5) an den Leiterstab (2) andrückt, verbunden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (6) den Leiterstab (2) ringförmig umschliesst und relativ zu jenem drehbar ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckrolle (7) an einem Arm (10, 11) befestigt ist, welcher mittels einer Verstelleinrichtung (8, 9) beweglich mit der Trägereinrichtung (6) verbunden ist. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Druckrolle (7) auf den Leiterstab (2) ausgeübter Anpressdruck mittels der Verstelleinrichtung (8, 9) einstellbar ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (8, 9) Mittel für eine zeitlich variable, insbesondere eine oszillierende Aufbringung des Anpressdrucks umfasst. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrolle (7) vollständig oder teilweise aus Gummi hergestellt ist oder an ihrem Aussenumfang einen fluidgefüllten Reifen besitzt. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verstelleinrichtung (8, 9) an dem Träger (6) elektrisch oder pneumatisch betrieben ist. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder vier Vorratsrollen (4) vorgesehen sind, die jeweils ein Isolierband (5) bevorraten und zum Leiterstab führen, wobei für jedes Isolierband (5) eine andrückende Druckrolle (7) vorgesehen ist. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierband (5) frei von Verstärkungsfasern ist. 10. Verfahren zum Umwickeln eines Leiterstabs (2) mit einem Isolierband (3), wobei das Isolierband (5) von einer Vorratsrolle (4) zu dem Leiterstab (2) geführt wird, wobei Vorratsrolle (7) und Leiterstab (2) eine Relativbewegung zueinander ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierband (5) mittels einer Druckrolle (7) gegen den Leiterstab (2) angedrückt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Druckrolle (7) relativ zu der Trägereinrichtung (6) verstellbar ist. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Druckrolle (7) auf das Isolierband (5) an dem Leiterstab (2) ausgeübte Anpressdruck zeitlich variabel ist. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Druckrolle (7) auf das Isolierband (5) an dem Leiterstab (2) ausgeübte Anpressdruck oszillierend ist. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des oszillierenden Anpressdrucks im Bereich von 5 Hz bis 50 Hz, vorzugsweise im Bereich von 5 Hz bis 10 Hz liegt. |
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Isolierens von elektrischen Leiterstäben, wie sie bei rotierenden Maschinen z.B. in Form von Statorspulen oder Roebelstäben Anwendung finden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einer Isolierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einer Isolierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Leiterstäbe mit einer Isolierung zu versehen, um einen Kurzschluss und/oder eine elektrische Entladung zu vermeiden. Eine bekannte Isolierung besteht aus einer Umwicklung mit einem glimmerhaltigen Isolierband beziehungsweise aus einem Glimmerband, welches mit einem Imprägnierfluid getränkt ist. Beim Umwickeln des Leiterstabs mit dem Isolierband wird das Isolierband von einer Vorratsrolle abgewickelt. Das Isolierband wird von der Vorratsrolle zum Leiterstab geführt. Mittels einer Drehbewegung des Leiterstabs relativ zur Vorratsrolle wird das Isolierband auf den Leiterstab aufgewickelt. Dieses Umwicklungsverfahren führt aber zu einer ungleichmäßigen Banddicke, welche nachträglich ausgeglichen werden muss. Außerdem ist das Isolierband während des Auftragens stark belastet, um die Wickelkraft zu erhöhen und die Banddicke zu verringern. Die starke Belastung des Isolierbands erfordert eine Verstärkung des Bands, z.B. mit einem Glasfaser-Trägermaterial.
Darstellung der Erfindung
Hier setzt die Erfindung an. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einem Isolierband sowie ein Verfahren zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einem Isolierband bereitzustellen, welche ein verbessertes Aufbringen des Isolierbands auf den Leiterstab ermöglichen, um die Eigenschaften der Isolierung zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einem Isolierband mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einem Isolierband mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einem Isolierband mindestens eine auf einer Trägereinrichtung angeordnete Vorratsrolle zur Bevorratung und Führung eines Isolierbands zu dem Leiterstab auf. Durch eine Drehbewegung der Leiterstabs relativ zu der Vorratsrolle und eine überlagerte axiale Relativbewegung umwickelt das Isolierband den Leiterstab. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Druckrolle vorgesehen, mittels selbiger das Isolierband an den Leiterstab andrückbar ist. Aufgrund des Einsatzes einer Druckrolle kann das Isolierband während des Wickelvorgangs auf den Leiterstab verdichtet werden, was zu einer gleichmäßigen Banddicke und weniger Hohlräumen führt. Da das Isolierband beim Aufbringen auf den Leiterstab mit der Druckrolle verdichtet wird, kann die Zugbelastung des Isolierbands während der Wickelvorgangs verringert werden. Daher können dünnere Isolierbänder verwendet werden als bislang möglich.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein von der Druckrolle senkrecht zur Oberfläche des Leiterstabs ausgeübter Druck mittels einer Verstelleinrichtung einstellbar. Somit ergibt sich eine kontrollierte Verdichtung des Isolierbands während des Umwickeins.
Nach einer ergänzenden Ausführungsart ist der auf den isolierten Leiterstab aufgebrachte Anpressdruck zeitlich variabel, insbesondere oszillierend. Diese Massnahme verbessert die Verdichtung zusätzlich.
In einer Weiterbildung der Erfindung können mehrere Isolierbänder gleichzeitig zum Leiterstab geführt werden, wobei für jedes Isolierband eine separate Druckrolle vorgesehen ist. Dabei kann eine mehrlagige Isolierung auf den Leiterstab aufgebracht werden.
Ein Verfahren zum Umwickeln eines Leiterstabs mit einem Isolierband, wobei das Isolierband zum Leiterstab mittels einer Vorratsrolle geführt wird, die mit einem Träger verbunden ist, der sich relativ zum Leiterstab dreht, soll sich dadurch auszeichnen, dass das Isolierband gegen den Leiterstab mittels einer Druckrolle gedrückt wird. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Figur 1 eine Vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 eine Vorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 3 eine Vorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Aufbringen einer Isolierung 3 auf einen Leiterstab 2 mittels Aufwickeins eines Isolierbands 2 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Leiterstab 2 findet bei rotierenden Maschinen z.B. in Form von Stator- oder Roebelstäben Anwendung und kann aus einem Leiter oder einem Leiterbündel bestehen. Die Vorrichtung 1 verfügt über mindestens eine Vorratsrolle 4 zur Bevorratung und Führung eines Isolierbands 5 zum Leiterstab 2. Durch eine Drehbewegung des Leiterstabs 2 zu der Vorratsrolle 4 wird der Leiterstab 2 mit dem Isolierband 5 umwickelt. Hierzu kann die Vorratsrolle 4 mit einer um den Leiterstab 2 rotierenden Trägereinrichtung 6 verbunden sein. Alternativ kann auch die Position der Trägereinrichtung 6 fix sein und der Leiterstab 2 rotierend gelagert sein. Durch eine relative Axialbewegung zwischen dem Träger 6 und dem Leiterstab 2 kann das Isolierband 5 über die Länge des Leiterstabs 2 aufgetragen werden. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Druckrolle 7 vorgesehen. Die Druckrolle 7 ist so angeordnet und ausgestaltet, dass sie das Isolierband 5 an den Leiterstab 2 andrückt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung 1 zwei gegenüberliegende Druckrollen 7 auf, wie aus der Figuren 1 und 2 ersichtlich ist. Hierbei drücken die Druckrollen 7 je ein Isolierband 5 gegen den Leiterstab 2, um das Isolierband 5 zu verdichten. Es ist auch denkbar, ein einzelnes Isolierband 5 mit zwei gegenüberliegenden Druckrollen 7 gegen den Leiterstab 2 zu drücken. Die Druckrolle oder Druckrollen 7 sind mittels eines Schwenkarms 10 mit der Trägereinrichtung 6 verbunden, so dass sie senkrecht zur Oberfläche des Leiterstabs 2 beweglich sind. Um sowohl die notwendige Schwenkfreiheit wie auch eine entsprechende Anspresskraft der Druckrolle 7 zu gewährleisten, ist eine Verstelleinrichtung 8, 9 an der Trägereinrichtung 6 vorgesehen. In der Ausführungsart gemäss Figur 1 wird die Verstelleinrichtung 8 elektrisch betätigt. Die Druckrolle 7 ist an dem entgegengesetzten Ende des Arms 10 angeordnet, wobei der Arm 10 mit der Trägereinrichtung 6 mittels der elektrischen Verstelleinrichtung 8 schwenkbar verbunden ist. Die Schwenkbewegung des Arms 10 ermöglicht eine Bewegung der Druckrolle 7 senkrecht zur Oberfläche des Leiterstabs 2. In der Figur 2 ist eine pneumatische Verstelleinrichtung 9 zur Führung der Druckrolle 7 entlang der Oberfläche des Leiterstabs 2 vorgesehen. Die Verstelleinrichtung 9 gemäss Figur 2 umfasst einen Pneumatikzylinder 13 mit einer Kolbenstange 1 1 , an deren äusserem Ende die Druckrolle 7 angeordnet ist. Die Verstelleinrichtung 9 ist wiederum mit der Trägereinrichtung 6 verbunden. Bei einer relativen Drehbewegung der Druckrolle 7 um den Leiterstab 2 bewegt sich die Druckrolle 7 mittels der Verstelleinrichtung 9 in radialer Richtung relativ zur Längsachse des Leiterstabs 2. Eine Luftpumpe 12 und ein Kompensator für die Verstelleinrichtung 9 können ebenfalls an der Trägereinrichtung 6 vorgesehen sein.
Der Anpressdruck der Druckrolle 7 auf die Isolierung 3 des Leiterstabs 2 ist mittels der Verstelleinrichtung 8, 9 einstellbar. Somit kann das Isolierband 5 nicht nur mit einem konstanten Anpressdruck sondern auch den Erfordernissen entsprechend während des Wickelvorgangs mehr oder weniger stark angedrückt werden. Darüber hinaus hat es sich als günstig erwiesen, die Verstelleinrichtung 8, 9 mit Mitteln für eine oszillierende Variation des Anpressdrucks auszurüsten. Die Frequenz der aufgebrachten Schwingungen liegt dabei vorteilhaft in einem Bereich zwischen 5 Hz und 50 Hz.
Die Druckrolle 7 kann vollständig oder teilweise aus einem elastischen Material, beispielsweise Weichgummi hergestellt sein. Der Aussenumfang kann als Luftreifen ausgebildet sein. Die Härte des Gummis oder der Luftdruck des Reifens werden entsprechend dem geforderten Anpressdruck ausgewählt.
In den Figuren 1 und 2 sind Ausführungsarten mit jeweils zwei Vorratsrollen 4 und zwei Druckrollen 7 dargestellt. Es ist aber auch möglich, dass die Vorrichtung
1 mit mehr oder weniger Druckrollen 7 ausgestattet ist. Vier Druckrollen 7, wie in Figur 3 dargestellt ist, ermöglichen die gleichzeitige Umwicklung des Leiterstabs
2 mit vier Isolierbändern 5, um den Isolierprozess zu beschleunigen.
Durch den Einsatz mindestens einer Druckrolle 7 kann das Isolierband 5 gleich beim Aufbringen auf den Leiterstab 2 verdichtet werden, was zu einer gleichmäßigen Banddicke und wenigen Hohlräumen führt. Da das Isolierband 5 beim Aufbringen auf den Leiterstab 2 mit der Druckrolle 7 verdichtet wird, kann die Zugbelastung des Isolierbands 5 während des Wickelvorgangs verringert werden. Dies erlaubt den Einsatz dünner Isolierbänder 5. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, ein Isolierband 5 ohne oder nur mit einem geringen Glassfaseranteil oder mit sehr dünnen Glasfasern als Trägermaterial zu verwenden. Da ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgetragenes Isolierband 5 verdichtet wird, verfügt es nach einer Imprägnierung über einen geringen Harzinhalt, was zu einer höheren Spannungsfestigkeit und geringeren Verlusten führt.
Bezugszeichenliste
1. Vorrichtung
2. Leiterstab
3. Isolierung
4. Vorratsroller
5. Isolierband
6. Trägereinrichtung
7. Druckrolle
8. Verstelleinrichtung
9. Verstelleinrichtung
10. Arm
1 1. Stange
12. Luftpumpe
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