Намотка втягивание статорных катушек

Наиболее распространенным методом укладки проводников в статор является следующий – сначала намотка концентрических катушек и затем их автоматическое втягивание в изолированные пазы статора. За последние 40 лет такой процесс намотки/втягивания катушек является доминирующим при производстве электродвигателей благодаря высокому уровню качества производимых статоров и высокой производительности.

Намотка концентрических катушек (метод «всыпной» намотки)

В паре с технологическим процессом втягивания катушек в изолированные пазы статора, большая часть производителей электрических машин для намотки статорных катушек используют намоточное оборудование «всыпного» типа.

Принцип всыпной обмотки на оборудовании такого типа следующий: провод наматывается на ступенчатую намоточную форму с конусовидной наружной поверхностью, и в процессе намотки с каждой заполненной проводниками ступени формы последовательно шаг за шагом намотанная катушка сталкивается вниз в соответствующие пазы между штырей переносной оснастки, а намоточная форма опускается на шаг вниз для обеспечения намотки очередной катушки на следующей ступени этой формы. По завершении процесса «всыпной» намотки оператор вручную переносит заполненную обмоткой переносную оснастку с намоточного станка на втягивающую машину.

В таких намоточных станках «всыпного» типа используются короткие, многоступенчатые формы для намотки катушек, что дает возможность применить меньший по размеру флайер (вращающийся элемент намоточного станка всыпного типа, непосредственно наматывающий катушки обмоток). Это позволяет увеличить скорость намотки и обеспечить более точное управление процессом намотки.

Фото. Намоточный станок и станок для втягивания намотанных на переносную оснастку обмоток.

Намоточные станки «всыпного» типа пользуются большой популярностью у производителей с большой номенклатурой электродвигателей. Переход на намотку катушек других типов электродвигателей на таком намоточном станке можно осуществить в течение минут. Перенастройка станка по высоте пакета статора и конфигурации обмотки полюсов осуществляется автоматически.

Фото. Схема «всыпной» намотки катушек на шаблон с опусканием в пазы переносной оснастки

Намотка катушек волновой обмотки

Вместо вращения флайера вокруг зафиксированной формы, во время процесса намотки волновой обмотки вращается круглая намоточная форма, а провод вытягивается из зафиксированного подающего устройства. После обмотки катушек во вращающуюся форму с правильно отсчитанным количеством витков, катушки формуются в подобие «коробки» «звездообразной» формы при помощи специальной вытягивающей оснастки. После того как обмотка обрела форму «змеевика» (волны) прямоугольного сечения, катушки могут быть перенесены на втягивающую оснастку.

Главным преимуществом этой технологии является высокая скорость процесса намотки, так как все статорные катушки наматываются одновременно (а не по отдельности, как во время процесса «всыпной» намотки). Основным недостатком этой технологии является отсутствие гибкости перенастройки (универсальности).

Намоточные станки «всыпного» типа фирмы Alliance Winding Equipment, Inc. легко могут быть перенастроены на различные виды и конфигурации обмоток (т.е., например, перестроиться с намотки катушек в направлении «по часовой стрелке» на намотку катушек в направлении «против часовой стрелки»), а также под различные конфигурации полюсов и размеры пакетов статора.

Фото. Намоточная головка станка для волновой намотки 3. Втягивание катушек

До настоящего времени этот процесс остается самым экономичным для быстрого и качественного втягивания катушечных групп в пазы статора. Для технологического обеспечения этого процесса необходимо применение деталей и узлов из хорошо отполированной инструментальной стали для того, чтобы закрывать пилообразные кромки пазов в зоне пазового раскрытия от прямого их воздействия на провода при втягивании обмотки в паз. Как только провода продавливаются в паз, одновременно за ними по всей длине оснастки в паз следует клин, необходимый для удержания втянутых обмоток в пазах статора.

Фото. Изображение втянутых в пазы статора катушек

Так как большинство асинхронных электродвигателей используется в режимах работы однофазного питания, все статорные катушки могут втягиваться за один ход втягивающей оснастки станка («одновременное втягивание»). Несмотря на то, что благодаря одновременному втягиванию время цикла втягивания наименьшее, этот метод не может быть применен для втягивания трехслойных обмоток статоров, так как при этом можно достичь заполнения паза не более чем на 75%. Для втягивания многофазных и многослойных обмоток с обеспечением требований высокой заполняемости паза используется метод «многократного втягивания». При таком методе сначала в сердечник статора втягивается один слой катушек. Эти втянутые катушки предварительно формуются, прошиваются в пазах и затем в статор втягивается следующий слой катушек. При использовании этого метода можно достичь заполнения паза до 84%.

Тенденции в производстве электрических машин рассмотренных габаритов направлены на совершенствование технологии формирования выводных концов и на отработку оснастки прижима манжет пазоизолирующих гильз в целях обеспечения защиты втягиваемых катушек от механических воздействий в процессе их втягивания. Устройства прижима манжет используются в целях обеспечения увеличения заполнения паза и уменьшения размеров лобовых частей обмоток статоров (повышение эффективности производства электродвигателей за счет снижения материальных затрат на их производство).

Хотя процесс переналадки оборудования для втягивания обмоток для различных по высоте статоров может быть полностью автоматизирован, конкретная оснастка для втягивания не приспособлена ко втягиванию обмоток в статора с иными наружными размерами. Для решения этого вопроса фирма Alliance Winding Equipment, Inc., предлагает втягивающее оборудование, обеспечивающее быструю смену оснастки с одной на другую в течение 10-15 минут.

Фото. Процесс втягивания намотанных катушек в пазы статора

В последнее время широкое применение находят робототехнические комплексы типа BWS фирмы Alliance Winding Equipment Inc., осуществляющие «всыпную» намотку, втягивание с одновременной пазозаклиновкой, предварительную формовку втянутой обмотки (с одновременной «прошивкой» втянутых в пазы частей обмоток), с опцией установки межфазной изоляции. Все переносы статоров с позиции на позицию осуществляются здесь в автоматическом режиме