DE1011505B - Formteil zum Wickeln von Statorspulen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

itehbrdencigentum |

Die Erfindung betrifft ein Hilfsmittel zum Spulenwickeln von Statoren für elektrische Einrichtungen. Ähnliche bekannte Hilfsmittel dienen im wesentlichen dazu, die Spulen schnell und einwandfrei in die Statornuten einzubringen. Die Vorrichtung nach der Erfindung dagegen betrifft ein Hilfsmittel zum Formen und Halten der Endwindungen von Spulen, das aus Isoliermaterial gefertigt und an den Stirnseiten des Statorpaketes angeordnet ist.

Besonders im Flugzeugbau werden Instrumente und Geräte gefordert, die klein und sehr leistungsfähig sind, eine kompakte Bauweise aufweisen und trotzdem sehr robust sind. Bei einigen elektrischen Instrumenten dieser Art, welche mittels der Induktionswirkung arbeiten und Statoren aufweisen, treten beim Wickeln der Spulen, die gewöhnlich aus sehr dünnem Draht gefertigt werden, gleichartige Probleme auf. Die Herstellung dieser Einrichtungen erfordert häufig eine ganz spezielle und präzise Technik. Die vorliegende Erfindung betrifft Mittel zur Überwindung einiger der Schwierigkeiten, die beim Wickeln von Statoren für elektrische Einrichtungen auftreten.

Die vorliegende Erfindung kann z. B. in Verbindung mit Spulenwickelmaschinen bekannter Art verwendet werden.

Ziel der Erfindung ist es, ein Formteil zum Wickeln von Statorspulen zu schaffen, welches an der Stirnfläche eines Stators befestigt werden kann, welcher Nuten zur Aufnahme des die Wicklungen bildenden Drahtes aufweist.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Formteil eine zentrale Öffnung und mehrere um diese angeordnete kleinere Öffnungen aufweist, die mit der zentralen Öffnung in Verbindung stehen und daß an einer Seite des Formteiles mehrere Nasen ausgebildet sind, die senkrecht dazu verlaufen und dazu dienen, die Endwindungen der Statorspulen aufzunehmen und zu halten.

Weherhin soll durch die Erfindung ein Formteil geschaffen werden, welches aus isolierendem Werkstoff besteht, das beim Formen der Endwindungen der Spule den Draht aufnimmt.

Nach dem Vorschlag der Erfindung weist ferner das Formteil einen Abschnitt auf, der nach Vollendung des Wickelvorganges leicht entfernt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Formteil aus Isoliermaterial, welches mit dem Statorpaket, z. B. durch Kleben, dauerhaft verbunden wird.

Ferner wird durch die Erfindung vorgeschlagen, das Formteil so auszubilden, daß die zwischenliegenden Nuten zum Wickeln von aufeinanderfolgenden Spulen des Stators zugänglich bleiben.

Formteil zum Wickeln von Statorspulen

Anmelder:

Bendix Aviation Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. April und 1. Juni 1954

George Irving Roberts, Maywood, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

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Schließlich besteht ein weiteres Ziel der Erfindung

noch darin, Mittel zum Formen der Endwindungen oder Endschleifen von Spulen zu schaffen, welche durch eine automatische Wickelmaschine hergestellt werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beigegebenen Zeichnungen zu entnehmen, in welchen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 die Vorderansicht eines isolierenden Form-

teiles, das auf einer Seite des Statorpaketes befestigt ist, welches Spulen enthält, und einen Teil eines Formführungsmittels einer Wickelmaschine während des Arbeitsvorganges,

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt nach Fig. 1 mit einem das Statorpaket haltenden Statornest,

Fig. 3 die Vorderansicht einer Ausführungsform des isolierenden Formteiles,

Fig. 4 und 5 mit Schultern versehene Nasen entsprechend den Nasen nach Fig. 2, jedoch mit verschiedenen Abmessungen entsprechend den verschiedenen Spulen und den Kombinationen desselben,

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Fig. 6 eine Nase ohne Schulterteil mit einem entsprechend angeordneten Formführungsmittel anderer Ausführungsformen, wie dasjenige nach Fig. 2,

Fig. 7 und 8 Vorder- und Seitenansichten von mit Schultern versehenen Nasen, welche Sollbruchstellen aufweisen,

Fig. 9 eine andere Ausführungsform von mit Schülterteilen versehenen Nasen, welche Trennrippen und Sollbruchstellen aufweist,

Fig. 10 eine andere Ausführungsform einer langgestreckten Nase ohne Schulterteil mit Sollbruchstellen.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2 ist ein Statornest 20 mit einem darin angeordneten Statorpaket oder Stator 21 dargestellt, an dessen rechter Endlamelle ein isolierendes Endformteil 22 befestigt ist. Ein gleiches Endformteil ist auch auf der linken Seite des Stators 21 angeordnet zu denken. Die Sdhlitze 24 sind schräg verlaufend dargestellt, können jedoch auch axial verlaufend angeordnet sein.

Das Formführungsteil 25 ist rechts vom Stator in Fig. 2 dargestellt. Ein gleiches Formführungsmittel wird auch auf der linken Seite des Stators angeordnet, so daß die Endwindungen auf jeder Seite des Stators damit geformt werden können.

Die zu verlaufende Spulenwickelmaschine enthält für den Draht eine Zuführungsvorrichtung oder eine endlose, von einem Motor angetriebene Kette. Diese Kette z. B. ist so angeordnet, daß der Draht, aus welchem die Spulen gebildet werden, über die beiden links und rechts angeordneten Formführungsmittel 25 geleitet wird, die auf gegenüberliegenden Seiten des Stators derart angeordnet sind, daß, wenn die Kette in Betrieb ist, der Draht über die entsprechenden Formführungsmittel läuft und jeweils an einem isolierenden Endformteil 22 abgelegt wird, wodurch die linken und rechten Endwindungen oder Schleifen der entsprechenden Spule gebildet werden.

Tn Fig. 1 sind die Endwindungen von zwei Spulen auf der einen Stirnseite des Stators gezeigt, von denen die eine eine Zweinutenspule 26 und die andere eine Viernutenspule 27 darstellt. Wenn auch in Fig. 1 nur eine Zweinutenspule und eine Viernutenspule dargestellt ist, ist die betreffende isolierende Endauflage auch für eine Spule mit dreifacher Nutteilung verwendbar.

Die in Fig. 1 dargestellte Formführungsvorrichtung. die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist für eine Viernutenspule bestimmt und weist eine Führungsplatte oder Basis 30 mit einer daran ausgebildeten geneigten Schulter 31 auf. Ein Netzwerk von Rippen enthält, wie dargestellt, drei getrennte Längsrippen, die sämtlich geneigt sind. Die eine Rippe bildet eine Nutführungsfläche 32, die mit der Basis 30 verbunden ist und sich von dieser nach außen erstreckt, so daß der Draht für die Spule, wenn er über diese Führungsfläche gezogen wird, in die betreffende Nut eingeführt wird. Die mittlere Längsrippe 33 und die rechte Rippe 34 bilden Formführungsflächen, so daß der Draht, nachdem er die geneigte Schulter 31 berührt hat, nach oben abgezogen und dann von den Führungsflächen weg auf die vorspringenden Nasen, die in dem Weg des Drahtes liegen, gezogen wird. Die Rippe 34 wirkt ebenfalls als Nutfübrung, da sie den Draht aus der betreffenden Nut herausführt, z. B. wird der Draht durch die Rippe 34 aus dem Ende der Nut 36 herausgeführt, so daß er nicht auf einem der Polabschnitte 29, sondern in die richtige Nut zu liegen kommt.

Eine Querrippe 37 hängt, wie dargestellt, mit der rechten Rippe 34 sowie mit der die Nutführungsfläche bildenden Rippe 32 zusammen. Die Formführungsvorrichtung 25 ist jedoch ein einheitliches Gebilde, von denen je eine auf jeder Seite des Stators angeordnet wird.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, daß die isolierende Endauflage 22 ringförmig ist und eine große mittlere öffnung 38 aufweist sowie mehrere kleinere öffnungen 39, welch letztere durch je einen Ausschnitt 40 mit der mittleren öffnung 38 verbunden sind, damit der Draht für die zu wickelnde Spule in die entsprechenden, am Ende der Statornuten angeordneten kleinen öffnungen gelangen kann.

Die große mittlere öffnung 38 bildet in der Stirnansicht des Stators eine kreisförmige, innere Umfangskante 41 sowie eine äußere Umfangskante 42. Am äußeren Rand jeder kleinen Öffnung 39 ist eine Nase vorgesehen ist und die öffnungen 39 in dem Formteil für jede der neun Nuten des Stators eine Nase vorgesehen ist und die öffnungen 39 in dem Formteil sich mit den Statornuten 24 decken. Jede Nase verläuft radial mit der zugehörigen Nut und dem verbindenden Ausschnitt 40. Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Nasen 35 weisen je einen Schaft 43 (s. auch die Fig. 7) auf sowie eine Schulter 44, die sich im wesentlichen rechtwinklig zum Schaft von diesem nach außen erstreckt, so daß sie dem Draht auf der Nase als Anschlag dient, während das entgegengesetzte Schaftende an der Basis 45 (Fig. 4), welche den Grundkörper der Nase bildet, befestigt ist oder mit dieser in einem Stück geformt ist. Die äußere Fläche 46 (Fig. 8) des Schaftes 43 ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen in der gleichen Längsebene wie der äußere Rand der kleinen öffnungen 39 liegt, so daß die Endwindung der Spule von der Statornut im wesentlichen freikommt.

In den Fig. 7 und 8 ist dargestellt, daß an jeder Naive 35 eine obere und eine untere Kerbe 47 bzw. 48 sowie eine linke und eine rechte Kerbe 49 bzw. 50 angeordnet sind. An diesen den Querschnitt des Schaftes schwächenden Kerben kann der Schaft abgebrochen werden, wenn es nach dem Wickeln der betreffenden Spulen erwünscht ist.

In Fig. 9 ist eine Nase 51 dargestellt, welche im wesentlichen der Nase nach den Fig. 7 und 8 entspricht, jedoch mit der Ausnahme, daß bei der Nase 51 Trennrippen 52 an der Außenseite derselben sowie weitere Kerben angeordnet sind. Die Nase 51 weist einer äußere Kerbe 53 und eine innere Kerbe 54 auf, so daß gegebenenfalls der Sdhulterteil der Nase abgebrochen werden kann und die Nase im übrigen an der Basis 45 unbeschädigt sitzenbleibt, wobei die Trennrippen 52 als Anschläge für die Spulen dienen.

Fig. 10 zeigt eine Nase 55, welche keine Schulter, jedoch äußere Kerben 53 und innere Kerben 54, wie bei der Nase nach Fig. 9, aufweist.

Wie in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt, weist das isolierende Formteil Nasen auf, deren Schaftteile verschiedene Längen besitzen. In manchen Fällen kann eine bestimmte Nase nur eine Spule halten, wahrend sie in anderen Fällen zwei oder mehr Spulen halten soll. Ferner kann sich die Anzahl der Windungen pro Spule ändern. Bei dem Ausfü'hrungsbeispiel nach der Zeichnung sind Spulen mit zweifacher, dreifacher und vierfacher Nutteilung vorgesehen.

In Fig. 2 sind zwei Spulen dargestellt, nämlich Spule 26 mit dreifacher Nutteilung und 32 Windungen und Spule 27 mit vierfacher Nutteilung und 52 Windüngen. Die Spule mit der dreifachen Nutteilung

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ist näher an der Basis des isolierenden Formteils angeordnet, als die Spule mit der vierfachen Nutteilung. In Fig. 4 ist eine Spule 56 mit dreifacher Nutteilung näher an der Basis der isolierenden Endauflage und eine Spule 26 mit zweifacher Nutteilung auf derselben Nase dargestellt, während in Fig. 5 die Nase nur eine Spule von dreifacher Nutteilung trägt. Obwohl die in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellten Nasen keine Trennrippen aufweisen, ist es klar, daß die in den Fig. 9 und 10 angegebene Nasenform ebenfalls verwendet werden kann, so daß die Nase an der gewünschten Stelle abgebrochen werden kann, falls diese Maßnahme bei dem jeweils angewendeten Verfahren zweckmäßig ist.

Aus den Ausführungsbeispielen ergibt sich, daß die Nasen entweder eine Spule oder zwei Spulen tragen, wie in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt ist. Beim Wickeln der Spule mit dreifacher Nutteilung wird unter Verwendung der Nuten 5 und 8 die mittlere Nase 11 ebenso verwendet wie die Nasen neben den Nuten 6 und 7. Für die übrigen Spulen mit dreifacher Nutteilung wird jede der mittleren Nasen 12 und 13 für die Bildung der Spulen mit dreifacher Nutteilung verwendet, die in die Nuten 8 und 2 sowie in die Nuten 5 und 9 gewickelt werden.

Bei der in Fig. 6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist an den Nasen 60 keine Schulter vorgesehen. In diesem Fall wird eine abweichende Ausführungsform der Formführungsvorrichtung verwendet. Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Formführungsvorrichtung erstreckt sich die Querrippe 37 etwas über den Rand der Schulter hinaus bis zur Basis des isolierenden Formteils hin, so daß der Draht beim Anziehen von der Formführungsvorrichtung auf den Schaftteil der Nase fällt.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung hat die Formführungsvorrichtung 58 Längsrippen 57 mit einem Begrenzungsteil 59, der eine Fortsetzung der Längsrippen 57 darstellt. Die Längsrippe 57 mit ihrem Begrenzungsteil 59 ist so angeordnet, daß sie sich in der Längsrichtung etwas über die Kante am Ende der Nase hinaus erstreckt, derart, daß beim Abziehen des Drahtes von den Längsrippen und Herabfallen derselben auf die Nase durch den Begrenzungsteil 59 verhindert wird, daß der Draht vom Ende der Nase abrutscht. Nachdem die betreffende Spule fertiggewickelt ist und die Formführungsvorrichtung abgenommen ist, bleibt der Draht in der Lage liegen, in welche er beim Wickeln gebracht worden ist. Der Begrenzungsteil der Längsrippen 57 ist nur während des Wickelvorganges wirksam.

Die in den Fig. 6 und 10 dargestellte schulterlose Nase dient daher einer besonderen Anwendung in den Fällen, in denen die Abmessungen des Gehäuses die Anordnung von Schultern an den Nasen ausschließen. In diesen Fällen können dann gestreckte oder schulterlose Nasen verwendet werden. Wenn jedoch die räumlichen Bedingungen in dem Gehäuse es zulassen, ist es zweckmäßig, mit Schultern versehene Nasen nach einer der dargestellten Ausführungsformen zu verwenden. Obwohl nur eine Form des isolierenden Formteiles mit einer Nase für jede Statornut und drei dazwischenliegenden Nasen dargestellt ist, kann auch jede andere Anordnung oder Ausführung der isolierenden Endauflagen verwendet werden, entsprechend den jeweiligen Anforderungen des zu fertigenden Stators. Das isolierende Formteil kann mit den Nasen als einheitliches Formteil hergestellt werden oder es kann so ausgebildet -werden, daß die Nasen unabhängig angefertigt und an dem Unterteil in der richtigen Lage befestigt werden oder es kann auch jedes andere geeignete Verfahren für die besondere Ausbildung des isolierenden Formteiles verwendet werden. Ein Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist eine induktiv arbeitende Einrichtung von sehr geringen Abmessungen, bei welcher die Anforderungen an die Einbaumasse und infolgedessen auch an die Teile, aus welchen das Instrument zusammengebaut wird, derart hochgespannt sind, daß

ίο bereits einige Millimeter ausschlaggebend sind. Durch Verwendung der Mittel nach der Erfindung ist es möglich, diese Anforderungen an die Bemessung in befriedigender Weise zu erfüllen.

Mit Hilfe der Nasen des isolierenden Formteils können geometrische Gebilde für die verschiedenen Endwindungen der Drahtspulen gefertigt werden. Wie zuvor bereits ausgeführt, weicht die geometrische Form einer Zweinutenspule von derjenigen einer Dreioder Viernutenspule ab. Das isolierende Formteil kann an Spulen für jede Nutteilung angepaßt werden, während natürlich die Nutteilung einer Spule von den elektrischen Anforderungen an die Einrichtung abhängt. Das isolierende Formteil kann mit einem Statorpaket in Flucht liegen und an ihm befestigt sein. Die äußeren Abmessungen und diejenigen der Zentralbohrung des isolierenden Formteiles sollten nicht größer sein als die seitlichen Abmessungen der Stirnfläche des Statorpaketes. Das isolierende Formteil kann an der Stirnfläche des Statorpaketes durch irgendein Mittel befestigt werden, wie z. B. mit einem Klebstoff, es kann aber auch mechanisch befestigt sein.

Die Schwierigkeiten bei der Herstellung von Spulenwicklungen wachsen insbesondere dann erheblieh an, wenn, wie dies insbesondere bei für den Einbau in Flugzeuge bestimmten Instrumenten der Fall ist, kleine Instrumente mit feinen Drähten versehen werden sollen. Durch die Vorrichtung nach der Erfindung können jedoch die Schwierigkeiten, die bis jetzt durch abgefallene Spulen, lose letzte Windungen, nicht befestigte Spulenteile u. dgl. aufgetreten sind, völlig beseitigt werden.

Durch die Erfindung werden offensichtlich Mittel zum Formen und Befestigen der Spulen und von Teilen derselben geschaffen, durch welche die Vorteile erreicht werden, daß die Wickelarbeit für die Spulen erheblich erleichtert wird, daß die Fehlermöglichkeiten dabei verringert werden, daß die Windungszahl je Stator vergrößert werden kann und daß ferner eine beträchtliche Verminderung der Herstellungskosten durch Einsparungen an Arbeit und Material erzielt wird.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Formteil zum Wickeln von Statorspulen, welches an der Stirnfläche eines Stators befestigt werden kann, welcher Nuten zur Aufnahme des die Wicklungen bildenden Drahtes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil eine zentrale öffnung und mehrere um diese angeordnete kleinere Öffnungen aufweist, die mit der zentralen öffnung in Verbindung stehen, und daß an einer Seite des Formteiles mehrere Nasen ausgebildet sind, die senkrecht dazu verlaufen und dazu dienen, die Endwindungen der Statorspulen aufzunehmen und zu halten.

2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht.

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3. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen wenigstens zum Teil Einkerbungen aufweisen, um das Abbrechen bestimmter Abschnitte derselben zu erleichtern.

4. Formteil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen wenigstens zum Teil mit Schultern versehen sind.

5. Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Abmessungen nicht größer sind als diejenigen des Stators.

6. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale öffnung und die kleineren öffnungen der Innenbohrung und den Nuten des Stators entsprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen