Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für die Wicklung eines glatten Ankers, insbe sonderte für eine Kommutator-Kleinstmaschine, wobei der Draht auf eine Schablone aufgewickelt wird, Ausleitungen gemacht werden, die vorbearbeitete Wicklung von der Schablone abgenommen und in zwei Lagen auf einen zylindrischen Tragkörper mit einem Wicklungsschritt verlegt wird, beispielsweise für Kleinst-Stellmotoren der Systeme der Auto matik, für Elektromotoren der Haushaltgeräte, nämlich der Rasierapparate und dergleichen mehr.
Normalerweise wird die Wicklung einer Kommutator Kleinstmaschine in die Nuten des Ankers eingebettet. Die Einbettung der Wicklung in die Ankernuten ist herstellungstechnisch, insbesondere bei einer Nutenzahl über drei erschwert, darüber hinaus entsteht bei der Drehung des Ankers in einem Magnetfeld auf Grund der Tatsache, dass die Windungen der Ankerwicklung in den Nuten ungleichmässig verteilt bzw. gelagert sind, ein erhöhtes Bürstenfeuer, was den Rundfunkempfang stört und den Sicherheitsfaktor der Kleinstmaschine bei Betrieb herabsetzt.
Das Streben zur Vereinfachung des Wicklungsverfahrens zwingt zur Reduzierung der Nutenzahl des Ankers, was aber eine Verschlechterung elektromagnetischer Parameter des Kleinstmotors, eine Vergrösserung von Geräuschen elektromagnetischer Herkunft nach sich zieht, die Drehung des Ankers im magnetischen Statorfeld wird ungleichmässig.
Die genannten Nachteile der Kleinstmaschinen mit genutetem Anker werden bei der Ausführung glatter Anker für Kleinstmaschinen gesamtindustrieller Bestimmung sowie glatter Hohlanker für schnellwirkende Kleinstmaschinen behoben.
Es sind einige Herstellungsverfahren für die Wicklung eines glatten Ankers bekannt, man stellt die Wicklung beispielsweise auf dem Wege einer chemischen Ätzung oder mechanischen Behandlung der Zwischenräume unter den Leitern im Blech mit anschliessender Befestigung dieser Bleche am zylindrischen Tragkörper her.
Diesen Verfahren ist ein hoher Arbeitsaufwand eigen.
Darüber hinaus wird die Wicklung eines glatten Ankers bekanntlich durch Aufwickeln einzelner Wicklungsabschnitte aus einem isolierten Wickeldraht hergestellt, die nachher durch den zylindrischen Tragkörper abgestützt werden, und zur Verkleinerung der den Wert des wirksamen Luftspaltes bestimmenden Radialhöhe der Ankerwicklung werden die Wicklungen auf der Seitenfläche des zylindrischen Tragkörpers ausgelegt. Das Auslegen der Windungen der Wicklung des glatten Ankers ist herstellungstechnisch erschwert, da hierbei die Formierung der Wickelköpfe der Ankerwicklung erschwert und eine Isolationsbeschädigung beim Wickeldraht während dessen mechanischer Befestigung am Tragkörper möglich ist.
Eins der bekannten Herstellungsverfahren für die Wicklung eines glatten Ankers, das es gestattet, die oben genannten Nachteile zum Teil zu überwinden, ist das Verfahren, nach dem der Draht auf eine Schablone in einer dichten Reihe unter gleichzeitiger Ausführung von Ausleitung aufgewickelt wird. Die Kontur der Schablone wird entsprechend der geforderten Windungsform der Ankerwicklung gewählt.
Nach der Aufwickelung wird die Wicklung von der Schablone abgenommen und zu einem zweilagigen Flachband ausgelegt, das anschliessend auf der Oberfläche des zylindrischen Tragkörpers verlegt und daran befestigt wird.
Jedoch ist bei Verwendung dieses Verfahrens seitens der Herstellungstechnologie eine Verlängerung der Wicklungsköpfe unvermeidlich, die durch die räumliche Anordnung der gesamten Wicklung auf der Seitenfläche des Ankerkernes bedingt ist. Infolgedessen werden die Wicklungsverluste und der Kupferverbrauch erhöht. Darüber hinaus schliesst das oben beschriebene Verfahren in der Regel eine manuelle Operation zum Auslegen der Wicklung zu einem zweilagigen Flachband ein. Zur Vereinfachung der Formierung der Wickelköpfe können die Leiter der Wickelköpfe verbogen werden, was lsolationsbeschädigungen des Wickeldrahtes her vorruft.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Mängel zu überwinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Herstellungsverfahren für die Wicklung eines glatten Ankers zu entwickeln, bei dem die Länge der Leiter der Wickelköpfe verkürzt, die Herstellungstechnologie vereinfacht und die Möglichkeit der lsolationsbeschädigung bei den Wicklungsdrähten während deren Aufwickelung auf den Ankerkern verkleinert wird.
Dies wird im erfindungsgemässen Herstellungsverfahren dadurch erreicht, dass die Windungen der vorbearbeiteten Wicklung auf der Schablone durch Befestigung an den Leitern längs der vorbearbeiteten Wicklung von zwei gleich breiten Streifen in vier Teile unterteilt, die von der Schablone abgenommene vorbearbeitete Wicklung auf den zylindrischen Tragkörper verlegt wird, wobei die obere Leiterlage in bezug auf die untere um den Wert des Wicklungsschrittes verschoben wird, wodurch sich Wickelköpfe ausbilden, die die Wicklung am genannten Tragkörper befestigen.
Bei der Verlegung der Wicklung unmittelbar auf den Ankerkern ist es zweckmässig, die Abstände zwischen den Rändern der genannten Streifen nach der Windungskontur gleich untereinander und der Länge einer dem Ankerwicklungsschritt entsprechenden Sehne zu wählen, wobei die nicht aktiven Leiter bei der Verlegung der Wicklung in Richtung der Mittellinie des Ankerkernes zusammengezogen werden, wodurch sich an den Stirnseiten des genannten Kernes die spiralförmigen Wickelköpfe ausbilden und daran befestigen.
Im Falle der Herstellung der Wicklung für einen Hohlanker ist es zweckmässig, dass die Abstände zwischen den Streifenrändern nach der Windungskontur seitens der Wicklungsausleitungen gleich der Länge der dem Ankerwicklungsschritt entsprechenden Sehne und von der Rückseite gleich der Länge eines durch die genannte Sehne gespannten Bogens gewählt werden, wobei bei der Verlegung der vorbearbeiteten Wicklung auf den zylindrischen Tragkörper, und zwar auf einen zylindrischen Dorn, die nicht aktiven Leiter seitens der Ausleitungen der Wicklung in Richtung der Mittellinie zusammengezogen und von der anderen Seite in Form eines Geflechtes nach dem Umfang des Dornes gelegt werden; nach dem Umpressen wird der genannte Dorn entfernt.
Darüber hinaus ist es möglich, die Ankerwicklung auf die Schablone in Form miteinander abwechselnden ferromagnetischen und stromführenden Leitern aufzuwickeln.
Im Vergleich zu den bekannten Herstellungsverfahren für die Wicklungen der glatten Anker der Kleinstmaschinen besitzt das vorliegende Verfahren folgende konstruktionstech.
nische Möglichkeiten: es ermöglicht die herstellungstechnische Realisierung der minimal zulässigen Abmessungen der Wickelköpfe und führt als Folge davon zur Einsparung von Wickelkupfer; es gewährleistet eine reihenmässige Anordnung der Wicklungsdrähte in aktiver Zone des Ankers bei einem beliebigen Wickelschritt und als Folge davon eine grössere Gleichmässigkeit der Geschwindigkeit und des
Drehmomentes des Kleinstmotors; es gibt die Möglichkeit, das Aufwickeln und Verlegen der Wicklung auf dem Ankerkern unter gleichzeitiger Ausführung der Lagenisolation und der Isolation gegen die Masse mittels der die Windungen der Wicklung befestigenden Bänder sowie durch eine auto matische Ausführung der Ausleitungen für den Kommutator zu mechanisieren;
es erweitert die Grenzen für die Durchmesser des Wickeldrahtes dank einer herstellungsgerechten Ausführung der Wickelköpfe, wodurch eine hohe Genauigkeit der technologischen Realisierung der Wicklung erreicht wird; es gewährleistet eine einfache technologische Realisierung eines beliebigen Wickelschrittes, ohne dass die Ausrüstung geändert wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nachstehend eine ausführlichere Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Herstellungsverfahrens der Wicklung für einen glatten Anker unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen angeführt werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer vorbereiteten Wicklung für einen glatten Anker nach der Abnahme von der Schablone;
Fig. 2 Befestigung der vorbereiteten Wicklung auf der Seitenfläche des Kernes eines glatten Ankers;
Fig. 3 Verlegung der Wicklung auf die Seitenfläche des Kernes eines glatten Ankers;
Fig. 4 eine Zwischenstufe der Verlegung der Wicklung auf die Seitenfläche des Kernes eines glatten Ankers;
Fig. 5 einen glatten Anker mit einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Wicklung;
Fig. 6 Seitenansicht einer vorbereiteten Wicklung nach deren Abnahme von der Schablone für den Fall eines Hohlankers;
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Fig. 7 Befestigung der vorbereiteten Wicklung an einem Dorn für den Fall eines Hohlankers;
Fig. 8 Verlegung der Wicklung auf die Dorne für den Fall eines Hohlankers;
Fig. 9 eine Zwischenstufe der Verlegung der Wicklung auf einen Dorn für den Fall eines Hohlankers;
Fig. 10 eine im erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Wicklung für einen Hohlanker;
Fig. 11 Vorrichtung zur Bildung von Ausleitungen einer im erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Wicklung;
Fig. 12 Ansicht nach Fig. 11 in Richtung des Pfeiles A.
Auf eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Vierkantschablone wird ein Draht in einer dichten Reihe aufgewickelt, deren gegenüberliegende Seiten der Länge der Leiter 1, 2 (Fig. 1) des aktiven Teiles der Ankerwicklung und die zwei anderen der Länge der nicht aktiven Leiter 3, 4 der Ankerwicklung gleich sind, wobei der Draht unter gleichzeitiger Ausführung von schleifenartigen Ausleitungen 5 aufgewikkelt wird. Die Wickellänge einer Wicklung wird gleich dem Kreisumfang -rD- des Ankerkernes gewählt, wo D- der Durchmesser des Ankerkernes ist.
Danach werden die Windungen der Wicklung durch Streifen 6, beispielsweise aus einem isolierenden Klebstoff, verbunden und die Wicklung von der Schablone abgenommen. Die von der Schablone abgenommene Wicklung wird mit einem der Enden des genannten Streifens 6 an der Seitenfläche des Kernes des Ankers 7 (Fig. 2) befestigt, worauf die Wicklung durch Drehen des Kernes des Ankers 7 auf die Seitenfläche des Kernes des Ankers 7 in zwei Schichten unter Festhalten des freien Endes des Streifens 6 angebracht wird. Hierbei beginnen sich die aktiven Leiter 2 der oberen Schicht bezüglich der aktiven Leiter der unteren Schicht zu verschieben und die nicht aktiven Leiter 3, 4 in Richtung der Mittellinie des Kernes des Ankers 7 (Fig. 3, 4) zusammenzuziehen.
Beim weiteren Drehen des Kernes des Ankers 7 werden zuerst die aktiven Aussenleiter 1 der unteren Wicklungslage und dann die aktiven Aussenleiter 2 der oberen Wicklungslage zusammengebracht und die äusseren Ausleitungen der beiden Lagen elektrisch verbunden. Falls erforderlich, wird der Kern des Ankers 7 samt der unteren daran befestigten Lage der aktiven Leiter 1 bezüglich der oberen Lage der aktiven Leiter 2 um den Wert des Wickelschrittes weiter verschwenkt. Hierbei erfolgt eine endgültige Zusammenziehung der nicht aktiven Leiter 3, 4 in Richtung der Mittellinie des Kernes des Ankers 7, und es bilden sich die spiralförmigen Wicklungsköpfe an den Stirnseiten des Kernes des Ankers 7, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, aus.
Nachdem die Wicklung auf dem Ankerkern verlegt und ausgebildet worden ist, wird der letztere unter Zusatz eines ferromagnetischen Pulvers umpresst.
Im Falle der Anwendung eines Hohlankers wird dessen Wicklung gemäss dem vorliegenden Verfahren wie folgt hergestellt.
Auf die (nicht gezeigte) in Form eines gleichschenkligen Trapezes, dessen zwei Schenkel der Länge der Leiter 1, 2 (Fig. 6) des aktiven Teiles der Ankerwicklung, die obere Grundlinie der Länge der dem Wickelschritt der Ankerwicklung entsprechenden Sehne des Ankerkernes und die untere Grundlinie der Länge des durch diese Sehne gespannten Kreisbogens des Ankerkernes gleich sind, wobei die Längen der beiden Grundlinien der Länge der Leiter 3, 4 des nicht aktiven Wicklungsteiles gleich sind, ausgeführte Schablone wird ein Draht unter gleichzeitiger Ausführung von schleifenartigen Ausleitungen 5 aufgewickelt. Die Wickellänge einer Wicklung wird gleich dem Kreisumfang des Ankerkernes gewählt. Die auf diese Weise gewählten Abmessungen der Schablone gestatten es, die Stirnverbindungen derart auszubilden, dass es möglich wird, den Dorn aus der Wicklung nach dem Umpressen zu entfernen.
Nach der Aufwickelung des Drahtes auf die Schablone wird auf die Leiter 1, 2 der Isolierstreifen 6 aufgeklebt, wodurch die Wickelform fixiert wird, worauf die Abnahme der Wicklung von der Schablone folgt. Dann wird mit dem Anbringen der Wicklung auf den vorher mit dem Kommutator 9, der Welle 10 und dem Tragkörper des Hohlankers 11 einheitlich gebauten Dorn 8 (Fig. 7, 8, 9) begonnen.
Die Wicklung auf dem Dorn 8 wird ähnlich wie beim Ankerblechpaket, wie oben beschrieben, verlegt. Hierbei beginnen sich die nicht aktiven Leiter seitens des Kommutators 9 ebenfalls in Richtung der Mittellinie zusammenzuziehen, wodurch die spiralförmigen Stirnverbindungen gebildet und auf der gegenüberliegenden Seite die nicht aktiven Leiter in Form eines Geflechtes 12 (Fig. 10) nach dem Dornumfang verlegt werden.
Danach wird die Wicklung umgepresst und der Dorn herausgezogen.
Zur Verringerung des wirksamen, durch die Radialhöhe der Ankerwicklung bestimmten Luftspaltes der Kleinstmaschine wird die Wicklung auf die Schablone in Form von miteinander abwechselnden ferromagnetischen und stromführenden Leitern, beispielsweise aus elektrotechnischen Stahl und Kupfer, aufgewickelt.
Zur automatischen Formierung der Ausleitungen beim Verlegen der Wicklung eines glatten Ankers ist eine in Form einer Hohlschablone 13 (Fig. 11), auf die der Draht gewickelt wird, ausgeführte Vorrichtung entwickelt. Im Hohlraum der Schablone 13 ist eine Leiste 14 mit daran senkrecht zur Oberfläche der Schablone angeordneten Stützenelementen in Form von Stiften 15, deren Abstand voneinander gleich der Breite des Ankerwicklungsteiles ist, untergebracht. Zur sichereren Abstützung des Drahtes an den Stützen elementen weisen deren Stirnseiten Vertiefungen auf. Die Leiste 14 mit den genannten Stützenelementen ist auf Federn 16 gelagert.
Beim Wickeln wird die angebotene Vorrichtung in eine Wickelmaschine eingespannt und darauf ein Draht aufgewikkelt, wobei der Draht auf die Stifte 15 automatisch kommt und daran festgehalten wird, wodurch sich verlängerte Windungen ausbilden, die in der Folge als Ausleitungen 5 zum Kommutator 9 auftreten. Nach der Aufwickelung der erforderlichen Zahl der Wicklungsteile und nach der Fixierung der Windungen werden die Stifte 15 durch Absenkung der
Leiste 14 in den Innenraum der Schablone 13 beseitigt.
Nach der Abnahme der Wicklung wird die Leiste 14 mit den
Stiften 15 in die Arbeitslage durch die Federn 16 zurückgebracht.
Es muss beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auf die oben beschriebenen Ausführungsvarianten des
Herstellungsverfahrens für die Wicklung eines glatten Ankers nicht beschränkt ist. In Grenzen der Erfindung ist die Anwendung von Schablonen anderer Konfigurationen, beispielsweise von ovalen, runden und dergleichen mehr, möglich.