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Einsatzgebiet und technischer Hintergrund
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Die Erfindung betrifft die Konstruktion und Herstellung elektrischer Spulen, die auf ringförmige Körper, meist Ringkerne aus weichmagnetischen Werkstoffen, zu wickeln sind. Solche Ringkernwicklungen sind von Ringkerntransformatoren oder Ringkerndrosseln her gut bekannt und werden nach bekannten Ringbewickelungsverfahren hergestellt.
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Wenn aber einzelne Wicklungsteile solcher Spulen mit geometrisch genauen Maßanforderungen in Segmente unterteilt und in vorgegebener Struktur als durchgängige, aber ineinander verschachtelte, Stränge elektrisch beschaltet werden müssen, erweisen sich sowohl die bekannten Wicklungskonstruktionen wie auch ihre Herstellungstechnologien nach dem bekannten technischen Stand als unzureichend. Derartige spezielle Anforderungen treten beispielsweise dann auf, wenn Ringkernspulen als Ringanker in Motoren oder Generatoren eingesetzt werden sollen. Dieser Einsatzfall soll eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sein, wobei elektrische Maschinen stellvertretend durch Elektromotoren repräsentiert werden.
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Stand der Technik
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Folgende Begriffserklärungen und Zusammenhänge werden zum besseren Verständnis vorangestellt:
- In einem elektromagnetischen bzw. induktiven Bauelement ist eine Wicklung die Gesamtheit aller elektrischen Spulen, die durch Wickeln mit Draht entstehen. Unter einem Strang versteht man eine Gruppe von elektrisch miteinander verbundenen und einem gemeinsamen Strom- oder Spannungsverlauf folgenden Wicklungsteilen. Dies sind in einem Elektromotor alle Teilspulen, die zu einer elektrischen Phase gehören und in einem vom magnetischen Polabstand abhängigen Umfangsabstand angeordnet sind. Solche Teilspulen einer Ringkernwicklung sollen als Wicklungssegmente bezeichnet werden und werden im Strang vorzugsweise in Reihe geschaltet. In den Lücken zwischen den Wicklungssegmenten eines Strangs befinden sich die Wicklungssegmente anderer Stränge, sind also untereinander verschachtelt. Stränge werden miteinander in Stern- oder Vieleckschaltung verbunden. In Gleichstrommotoren mit fortlaufender Kommutierung kommt ausnahmslos die Dreieckschaltung für die drei- und die Vieleckschaltung für eine mehrphasige Kommutierung in Frage. Typisch für Elektromotoren ist weiterhin, dass die Stromrichtung als Umlaufrichtung im Anker in aufeinander folgenden Wicklungssegmenten eines Strangs alterniert, was aus der wechselweisen magnetischen Polung der zugehörigen Polräder folgt.
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Aus konstruktiven Gründen kann es sinnvoll sein, Wicklungssegmente in Teilsegmenten zu unterteilen, die direkt nebeneinander angeordnet sind, eine gemeinsame Stromrichtung aufweisen und elektrisch zum gleichen Strang gehören.
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Im weiteren Text wird zum besseren Verständnis von einem runden Ringkern mit rechteckiger Querschnittsform als verbreitetste Ausführung ausgegangen. Ist aber allgemein vom Ringkern die Rede, so kann dieser auch eine nicht kreisförmige Ringgestalt mit beliebiger Querschnittsform aufweisen, z. B. rund, oval oder trapezförmig. Dementsprechend dienen auch Bezeichnungen wie innerer oder äußerer Durchmesser, Planfläche usw. nur zum besseren Verständnis und sind nicht bindend. Sogar ein nicht geschlossener Ring mit beliebiger, auch langgestreckter, Gestalt wird in die Definition einbezogen, sobald er die Struktur von wenigstens zwei Strängen mit zwei Wicklungssegmenten besitzt. Dies kann insbesondere auf Statoren von Linearmotoren oder mehrphasige Tauchspulen zutreffen. Im Sinne dieser Definition wird die Wicklung eines Linearmotors als Ring mit unendlich großem Radius betrachtet und behandelt.
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Die Herstellung von Ringkernspulen erfolgt in bekannten Ringbewickelmaschinen, die einen toroidalen Kern mit Wickeldraht bewickeln, indem dieser Draht Windung für Windung durch das Kernloch geführt und im vorgesehenen Wickelschema auf dem Ringkern abgelegt wird. Ringbewickelmaschinen sind nach dem bekannten und gebräuchlichen Stand der Technik so ausgeführt, dass ein ringförmiges, drehbar gelagertes Magazin in einem vorgelagerten Arbeitsschritt den erforderlichen Drahtvorrat für die Wicklung aufnimmt. Das Ablegen des Drahtes auf dem Ringkern wird anschließend je nach Konstruktion des Wickelkopfes entweder von einem angetriebenen Zahnkranz vorgenommen, der sich neben dem Magazin im gleichen Drehzentrum befindet und das frei drehbare Ringmagazin „nachschleppt“ oder das Ringmagazin selbst wird angetrieben und der Draht wird über Seitengleiter umgelenkt und in der notwendigen Länge freigegeben. Durch gleichzeitige Rotation von Ringkern und Ringmagazin in einem definierten Drehzahl- bzw. Drehwinkelverhältnis entsteht eine gewindeartige Wicklung, die sich mit fester Winkelsteigung über den Umfang des Ringkerns verteilt. Dabei durchdringt das Vorratsmagazin mit dem Wickelkranz den Ringkern, weshalb das Magazin einen Öffnungsmechanismus zum Einführen in das Kernloch besitzen muss. Zahnwickelkränze weisen eine Unterbrechung in ihrem Umfang auf und müssen deshalb von zwei versetzt angeordneten, synchron zueinander laufenden Zahnrädern angetrieben werden.
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Bei speziellen Anwendungen, insbesondere für die Herstellung von Ringankern, treten bestimmte Probleme auf.
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Ein erstes Problem besteht in der Herstellung von Ringwicklungssegmenten mit alternierender Stromrichtung und durchgängiger ununterbrochener Drahtführung.
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Bei gebräuchlichen Anwendungen, z. B. für Ringkerntransformatoren oder -drosseln, ist es notwendig, den gesamten für jede Wicklung oder Teilwicklung erforderlichen Drahtvorrat auf das Magazin zu laden und beim anschließenden Wickeln vollständig zu verbrauchen. So ist das Magazin am Ende des Vorgangs wieder leer und es kann mit dem Drahtvorrat für die nächste Teilwicklung geladen oder nach Fertigstellung der Gesamtwicklung zum Entnehmen des Ringwickels geöffnet werden. Die Anzahl von miteinander zu verbindenden Anschlüsse von Teilwicklungen ist in solchen Anwendungen allgemein klein oder sie müssen ohnehin an äußere Klemmen geführt werden, so dass kaum Mehraufwand für Verdrahtungsarbeiten entsteht.
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Für mehrpolige Statorwicklungen oder vergleichbare Anwendungen ist es demgegenüber notwendig, mehrere Segmente eines Strangs elektrisch nur untereinander zu verbinden. Wie bereits festgestellt, muss sich von einem zum nächsten Segment meist auch die Stromrichtung umkehren. Um solche Verbindungen ohne nachträgliche Verdrahtungsarbeiten, etwa mittels Schweiß- oder Lötverbindungen, herstellen zu können, müssten Drähte schon während des Wickelns ohne Unterbrechung von Segment zu Segment gezogen und die Wickelrichtung umgekehrt werden. Hierfür gibt es mit bekannten Ringbewickelungsmaschinen keine Lösung, mit der dies ohne Unterbrechung des Drahtes oder sehr großen Arbeitsaufwand möglich ist. Auch ist bei allen bekannten Vorrichtungen ausnahmslos immer nur eine einheitliche Wickelrichtung, also z. B. stets von oben nach unten durch das Kernloch, möglich. Die genannten Probleme führen in der Praxis dazu, dass jedes Segment einzeln gewickelt und nach dem Wickelprozess mit allen weiteren Segmenten verdrahtet werden muss, was wenigstens zu ebenso vielen Verbindungsstellen führt, wie Segmente vorhanden sind.
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Die PS
DE4419780C2 gibt eine Lösung an, um Segmentverdrahtungen an Ringspulen rationeller ausführen zu können. Die tatsächliche Realisierbarkeit hängt aber von gegebenen Konstruktionsbedingungen und Platzverhältnissen ab. Auch könnten sich die realisierbaren Leiterquerschnitte solcher Verbindungsbrücken in gegebenen Fällen als zu niedrig erweisen.
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Besser wäre es also, auf nachträgliche Verdrahtung ganz verzichten zu können, oder wenigstens die Anzahl von Kontaktstellen spürbar einschränken zu können, was auch einer besseren Zuverlässigkeit solcher Wickelgüter entgegenkommt.
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Will man nach dem Wickeln eines jeden Wicklungssegments den übrigen Drahtvorrat für den betreffenden Strang zunächst ablegen, um mit dem Strang des benachbarten Segments fortzufahren, so führt das bei der Anwendung bekannter Ringbewickelmaschinen zum Problem, dass vor Beginn jedes Wickelvorgangs die gesamte Drahtmenge eines Strangs auf das Ringmagazin geladen werden muss, wonach der aufgespulte Drahtvorrat gemeinsam mit dem Magazin einen geschlossenen ringförmigen Körper bildet. Ein Öffnen des Ringmagazins oder die Drahtaufnahme für einen anderen Strang ist erst dann wieder möglich, wenn der gesamte vorherige Drahtvorrat abgespult wurde. Soll also zwischenzeitlich auf einen anderen Strang gewechselt werden, so ist ein Umspulen der Restmenge auf Pufferspulen unumgänglich, was zu weiteren Schwierigkeiten führt, denn das Magazin kann nur von außen nach innen abgewickelt werden, während der Drahtanfang innen liegt. Diese Umstände führen entweder zu einem deutlich größeren Arbeitsaufwand oder zu entscheidenden Einschränkungen bei der Gestaltung der Wicklungskonstruktion, weil es weder möglich ist, unterschiedliche Spulenstränge ineinander verschachtelt in bestimmter Anordnung auszuführen, noch den Wickelsinn ohne Unterbrechung des Strangs umzukehren.
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Ein zweites Problem besteht in der Herstellung einer kompakten und gleichmäßig ausgeführten Ringwicklung hoher Qualität.
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Eine wichtige Forderung bei der Herstellung effizienter und mechanisch robuster Spulen mit hoher Zuverlässigkeit ist ein maximaler Füllfaktor, wie er ausschließlich mit einem orthozyklischen Wickelschema erreichbar ist. Auch im Hinblick auf eine gute Wärmeableitung aus der Spule, was bei Elektromaschinen für eine gute Leistungsdichte sehr wichtig ist, ist ein guter Füllfaktor notwendig. Für zylindrische Spulen ist das orthozyklische Wickelschema technologisch anspruchsvoll, aber ausführbar. Viel Wert ist dabei auf einen konstanten Drahtzug zu legen, wofür aufwändige Lösungsvorschläge, z. B. in
DE4104087A1 oder
DE102005028053B3 existieren. Für das Wickeln von Ringsegmenten sind solche Drahtzugregler wegen der speziellen Konstruktion von Wickelköpfen nicht einsetzbar. Es zeigt sich auch, dass eine orthozyklische Wicklung weder im theoretischen Entwurf korrekt nachempfunden werden kann, noch in der praktischen Durchführung eine exakt strahlenförmig verlaufende Windungsverlegung möglich ist. Gründe dafür liegen unter anderem in der notwendigen Verlegung des Drahtanfangs durch alle Wicklungslagen hindurch von oben nach unten zum Wicklungsboden, was grundsätzlich zu einer Störung des gesamten Wicklungsaufbaus führt, und darin, dass weder konstruktive Lösungen für einen zuverlässigen Drahtführer, noch für einen genau justierbaren Drahtzugregler an Ringbewickelmaschinen bekannt oder realisierbar sind.
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Ein drittes Problem, das als wesentliches Grundproblem bei allen Ringwickelköpfen auftritt, ist die Diskontinuität des Drahtzugs und die dadurch verursachte Schlaufenbildung, weil der Magazindurchmesser weit größer als der Ringkerndurchmesser sein muss und deshalb der zu bewickelnde Kernquerschnitt zwangsläufig weit außerhalb der Kreismitte des Wickelkopfs bzw. des Magazins liegt. Dadurch wird bei jedem Windungsdurchlauf zeitweise ein längeres Drahtstück aus dem Magazin herausgezogen, als anschließend, wenn sich dieser Abstand wieder verkürzt, unmittelbar auf den Kern abgegeben werden kann. Es kann partiell sogar zum Totalausfall des Drahtzugs kommen, wodurch auch die Drahtführung unterbrochen und das Wickelbild stark gestört wird. Zahnkranz-Wickelköpfe mit einem vom Drahtzug geschleppten Magazin gleichen dies weitgehend durch diskontinuierliche Magazinbewegung aus, was mit zunehmender Drehzahl wegen der auftretenden Masseträgheitsmomente nicht vollständig gelingt. In anderen Fällen, z. B. bei Magazinen mit Seitengleiter, werden Leit- oder Stützplatten mit Kork- oder Filzbelag verwendet, die die gebildeten Schlaufen gebremst in der Spur halten und mit der folgenden Windung wieder straffen lassen (vergl. z. B.
WO79/00763A1 und
DE10153896A1 ). Trotz aller Maßnahmen treten stets Einschränkungen der zulässigen Wickelgeschwindigkeit und der Wicklungspräzision auf. Auch ist festzustellen, dass der Wickeldraht in Ringbewickelmaschinen jeder Art stark strapaziert wird und dabei viele unkontrollierbare Verformungen und Eigenspannungen erfährt, die eine exakt kontrollierbare Drahtführung bei der Ablage der Windungen praktisch ausschließen.
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Besonders dann, wenn die Wicklung erhöhten mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt ist, so wie z. B. beim Einsatz in Elektromotoren, ist ein geordnetes Wickelbild sehr wichtig, denn jede Drahtquerung von Windungen birgt eine erhöhte Gefahr von Kurzschlüssen oder Unterbrechungen. Eine Ringwicklung nach derzeit bekannten Herstellungstechnologien kann diese Forderung nicht zufriedenstellend erfüllen.
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Als viertes Problem ist die Frage aufzuwerfen, ob nicht anstelle des in allen Ringwicklungen benutzten Runddrahtes eine anderer Querschnittsform des Drahtes vorteilhafter sein kann.
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Von nicht ringförmigen elektrischen Spulen her ist bekannt, neben den am häufigsten verwendeten Runddrähten auch Profil- oder Flachdrähte zu verwenden, wobei das Verhältnis zwischen Drahtbreite und Drahtdicke traditionell nicht sehr groß ist, also etwa bis Faktor 5. Gemäß [Bala C., Fetita A, Letter V.: Handbuch der Wickeltechnik elektrischer Maschinen. - VEB Verlag Technik, Berlin, 1969] unterscheidet man dabei zwischen hochkant- und flachgewickelten Flachdrahtspulen.
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Sofern die Windungen flach und dicht übereinander gewickelt sind, lässt sich wegen der ebenen Form und der Verlegbarkeit ohne Lücken ein hoher Drahtfüllfaktor einschließlich Lackschicht von beinahe 100 % gegenüber von maximal 90 % bei Runddraht erreichen. Dies wird durch die Radien an den Kanten und die gegenüber Runddraht größere Lackoberfläche relativiert. Dennoch lassen sich für eine vorgegebene Baugröße der ohmsche Widerstand und somit die ohmsche Verlustleistung reduzieren. Der höhere Füllfaktor sorgt auch für ein verbessertes Wärmeleitvermögen der Wicklung, wodurch räumliche Temperaturgradienten der Spule kleiner und die zulässige Stromdichte bei besserer Wärmeableitung höher werden. Flachdraht besitzt gegenüber Runddraht ein größeres Verhältnis von Drahtumfang zu Drahtquerschnitt, wodurch der Einfluss des Skin-Effekts bei hohen Frequenzen kleiner wird. Dies verringert die Leistungsverluste weiter, beispielsweise bei der Verwendung einer Pulsweitenmodulation für die Steuerung von Elektromotoren.
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In vielen bekannten Anwendungen wird der Flachdraht hochkant verlegt und um einen Innenquerschnitt gebogen. Dies führt zu einer besseren Wärmeabführung nach außen als bei flach verlegten Drähten. Beispiele für solche Spulenkonstruktionen sind in
DE102008025590A1 ,
DE202010008903U1 oder in
DE202006015611 zu finden. Der Biegeradius darf dabei nicht zu klein sein, weil sonst zu starke Streckungen und Stauchungen auftreten, die nicht nur den Flachdraht selbst, sondern auch dessen Lackisolation zu stark beanspruchen würden. In jedem Falle kommt es beim Kaltbiegen zu Veränderungen der Drahtdicke, indem diese am Innenradius durch Stauchung zu- und am Außenradius durch Streckung abnimmt. Hierdurch wird der Drahtfüllfaktor einer solchen Spule eingeschränkt, denn das Maß der Steigung wird am Innenradius vorgegeben, während am Außenradius Zwischenräume entstehen. Die andere Variante, den Flachdraht in flacher Lage anzuordnen, birgt das Problem, den inneren Anschluss, also den Wicklungsanfang, nach außen führen zu müssen. Dies wird z. B. in der OS
DE102019207769A1 für eine Zylinderspule dadurch gelöst, dass zwei gleichartige Spulenhälften in einer Strangmitte beginnen und in unterschiedlichen Wickelrichtungen gewickelt werden. So liegen beide Wicklungsanschlüsse außen.
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Auch in Nutenwicklungen elektrischer Maschinen spielt speziell verarbeiteter und geformter Flachdraht seit langer Zeit eine wichtige Rolle, z. B. nach [G. Haberland: Gleichstrommaschinen.- Jänecke, Leipzig, 1944] in einer Haarnadelform. Mit modernen Verarbeitungstechnologien lassen sich solche Wicklungen inzwischen sehr produktiv fertigen.
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Wollte man solchen Flachdraht für die Herstellung von Ringkernwicklungen nutzen, so stellt man fest, dass dieser Ansatz nicht adäquat zur Ringform des Wickelkörpers ist, weil die gewölbten Oberflächen eines Ringkerns nicht der ebenen Form des Flachdrahtes entsprechen.
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Auch würden sich am Außendurchmesser Lücken zwischen den Windungen ergeben, die von darüber liegenden Lagen nicht ausgefüllt werden können, denn im Unterschied zu Runddraht ist kein teilweises Verschachteln solcher Windungen in wechselnder Höhe möglich. Entweder der Flachdraht passt vollständig in eine Windungslücke, oder er liegt im besten Fall darüber. Viel wahrscheinlicher ist es aber dann, dass der Draht verkantet und den gesamten weiteren Wicklungsaufbau durcheinander bringt. Dies führt zwangsläufig auch zu einer Verschlechterung der Volumennutzung.
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Folgerichtig ist keine Anwendung von Flachdraht für die Herstellung von Ringkernwicklungen bekannt.
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Technische Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Ringkernwicklung so zu gestalten, dass ein möglichst hoher Füllfaktor der Wicklung bei mechanischer Robustheit, großem Wärmeleitvermögen, guter geometrischer Reproduzierbarkeit und Maßgenauigkeit erzielt wird. Gleichzeitig soll es auch möglich sein, zumindest einen Teil der notwendigen elektrischen Strangverbindungen ohne Drahtunterbrechung zwischen den Wicklungssegmenten während des Wickelprozesses fortzuführen. Mit dem Neuentwurf einer solchen Wicklungskonstruktion soll auch eine geeignete Wickeltechnologie und Vorrichtungen für die Herstellung vorgeschlagen werden, um damit eine hohe Qualität bei guter Arbeitsproduktivität im Wickelprozess erreichen zu können.
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Problemlösung, Beschreibung der Erfindung
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Das Problem wird mit der im Hauptanspruch gekennzeichneten Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Die Hauptidee der Erfindung besteht darin, dass im Unterschied zu allen bisher bekannten Ringkernwicklungen die Segmentspulen nicht mit Runddraht, sondern mit lackisoliertem Flachdraht in Form einer Flachwicklung hergestellt werden. Das Breite-Dicke-Verhältnis des Flachdrahtes soll deutlich größer sein, als verbreitet üblich, also wenigstens über 10, besser bei 30 bis 40 liegen. Die Rechteckform des Querschnitts soll höchstens unwesentlich durch Kantenradien gestört sein. Solche Flachdrähte benötigen für ihre Herstellung angepasste Technologien und besondere Sorgfalt im Formwalz- und Lackierprozess, um die nötige Qualität zu erzielen.
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Dieses stark vergrößerte Seitenverhältnis hat dabei keinen rein quantitativen sondern einen qualitativen Hintergrund, nämlich, dass sich solcher Flachdraht problemlos Windung für Windung ohne Vorschub genau übereinander wickeln und in stabiler Weise ablegen lässt. Außerdem ist er in gewissen Grenzen formbar, z. B. um sich beim Wickeln weitgehend der gewölbten Kernform, die nicht in einer Fläche abwickelbar ist, anpassen zu können.
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Die Drahtbreite soll vorzugsweise einer vollen Segmentbreite am Innenradius entsprechen, so dass Windung für Windung parallel und genau übereinander gewickelt werden kann.
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Schwierig ist bei großem Seitenverhältnis ein Richtungswechsel in der Verlege-Ebene. So ergeben sich beim Verlegen von Wicklungsanfängen oder Strangverbindungen zwangsläufig sehr enge Änderungen der Verlegerichtung um etwa 90 Grad. Im Unterschied zu Flachdrähten mit kleineren Seitenverhältnissen, wo gewisse Biegeradien realisierbar sind und auch ausgeführt werden, sind solch steile Winkel bei nur kleinem verfügbaren Biegeradius nicht durch Biegen in der Ebene erreichbar. Um dieses Problem zu lösen, wird der Vorteil der guten Flexibilität dünner Flachdrähte in ihrer Dickenrichtung genutzt, indem der Flachdraht für Richtungsänderungen gefaltet wird. Für verschiedene Kupferwerkstoffe konnten selbst bei kleinsten Biegeradien keine Schäden am Draht nachgewiesen werden. Statt dessen hat diese Biegeform den Vorteil, dass der Strompfad an der Biegelinie gespiegelt wird und mit unveränderter partieller Stromdichte weiterfließen kann. Allerdings besteht die Option, die Biegestellen bei dickeren Flachdrähten mit Einlegeteilen als Platzhalter zu unterfüttern, um einen bestimmten Mindest-Biegeradius zu gewährleisten.
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Werden die Wicklungssegmente wie beschrieben aus Flachdraht hergestellt, indem Windung für Windung übereinander gewickelt wird, so ergibt sich für jedes Segment ein paralleler Wickel mit der Breite des Flachdrahtes. Ist die Breite so bemessen, dass sich die Segmente im Innendurchmesser des Ringkerns gerade berühren, so bilden sie am Außendurchmesser Lücken, deren Breite sich aus dem Durchmesserverhältnis berechnet. Ist dieses Verhältnis z. B. zwei, so sind die Lücken außen ebenso breit, wie die Segmente. Ob sich dies negativ auf die technischen Eigenschaften auswirken kann, ist von der Anwendung abhängig.
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Im Falle eines Ringankers für Axialflussmotoren befinden sich über den Planflächen der Wicklung die Rotorscheiben mit den Permanentmagneten. Der Abstand soll möglichst klein sein, damit eine hohe Luftspaltinduktion erreicht wird. Bei einer Wicklung mit Runddraht nimmt die Wicklungshöhe wegen des strahlenförmigen Verlaufs der Windungen mit zunehmendem Radius ab. Weil die Planflächen des Ringkerns und der Rotorscheiben zueinander parallel sind, wird der Abstand von der größten auftretenden Wicklungshöhe bestimmt, die stets am Innenradius entsteht. Dass eine Runddrahtwicklung zum Außenradius hin flacher wird, ist nur dann technisch nutzbar, wenn der Kernquerschnitt trapezförmig ist und die Kernhöhe nach außen zunimmt. Eine solche Querschnittsform ist oft nicht realisierbar, z. B. weil der Kern aus Wickelband konstanter Breite hergestellt wird. Die konstante Wicklungshöhe einer Flachdrahtwicklung spielt dann also keine Rolle.
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Am Außendurchmesser wirkt eine höhere Wicklung jedoch direkt auf dessen Vergrößerung.
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In Ausgestaltungen ist es vorgesehen, solche Lücken am Außendurchmesser der Wicklung auf verschiedene Weise technisch zu nutzen.
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Erstens wird vorgeschlagen, solche Lücken für die Strangverdrahtung zu nutzen. So bietet es sich an, Brücken zwischen den Strängen am Außendurchmesser zu verlegen und raumfordernde Kontaktstellen wie z. B. Löt- oder Schweißverbindungen in diesen Lücken unterzubringen.
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Zweitens kommt es im Falle, dass die äußeren Strangverbindungen, wie später noch beschrieben wird, bereits vor dem Wickeln als Schleifen existieren, zu unvermeidlichen Längentoleranzen an den Enden der Wicklungssegmente. Zum Ausgleich dieser Toleranzen wird eine ausreichende Längenreserve vorgesehen, deren verbleibende Überlängen gekröpft oder eingerollt und in den Lücken verstaut werden.
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Drittens können erforderliche äußere Wicklungsanschlüsse in Form von axial liegenden Stiften oder dergleichen in den Lücken mit den zugehörigen Strangverbindungen beschaltet werden. Anderenfalls müssten solche Anschlüsse außerhalb der Wicklung angeordnet werden, was zu zusätzlichem Platzbedarf führt, der hier eingespart wird.
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Viertens ist es vorteilhaft, diese Lücken für Maßnahmen zu nutzen, die einer Verbesserung der Wärmeabfuhr aus der Wicklung nach außen dienen und damit eine höhere Stromdichte der Wicklung zulassen. Hierzu sind beispielsweise metallische Wärmeleit-Formstücke oder mit Flüssigkeit gefüllte Hohlkörper, so genannte Heat-Pipes, geeignet, die möglichst formschlüssig in diese Lücken eingesetzt werden.
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Schließlich können die genannten Ausgestaltungen auch gleichzeitig in Kombination zur Anwendung kommen.
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Je nach den technischen Randbedingungen kann sich bei der Wicklungsberechnung für einen Flachdraht eine so große Dicke ergeben, dass er sich nur mit großen Kräften verformen, also auch nur widerwillig wickeln ließe. Für solche Fälle wird vorgeschlagen, anstelle eines massiven Flachdrahtes mehrere Lagen dünneren Flachdrahtes gemeinsam übereinander zu wickeln, um so den erforderlichen Querschnitt zu erreichen. Hierdurch wird ein ähnlicher Effekt erreicht, als würde man massiven Runddraht durch Litze ersetzen.
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Ebenso kann sich aus der Berechnung einer Wicklung eine sehr große Drahtbreite für den Flachdraht ergeben, so dass dieser eine zu starke Krümmung des Ringkerns überdecken und ausgleichen müsste oder als Flachdraht nicht ohne weiteres herstellbar wäre. Für solche Fälle wird vorgeschlagen, anstelle eines breiten Wicklungssegments eine Anzahl kleinerer Teilsegmente mit entsprechend schmalerem Flachdraht radial nebeneinander vorzusehen, wobei die Handhabung für jedes Teilsegment die gleiche ist, wie für ganze Wicklungssegmente.
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Neben den bereits genannten allgemeinen Vorteilen von Flachdrahtwicklungen gibt es bei der erfindungsgemäßen Anwendung in Ringkernwicklungen folgende Vorteile gegenüber Runddraht:
- 1) Im Wickelprozess wird für die einzelne Windung keine Vorschubbewegung gebraucht, weil Windung auf Windung gewickelt wird. Hierdurch kommt es auch nicht mehr zu Drahtkreuzungen durch Lagensprünge. Eine Drahtführung für die Ausrichtung des Drahtes während des Wickelprozesses kann, soweit überhaupt nötig, fest stehend unmittelbar in der Nähe der zu bewickelnden Oberfläche angeordnet werden.
- 2) Ein geordnetes gleichmäßiges Übereinander-Wickeln von Spulenwindungen ist erheblich einfacher als die Herstellung einer Segmentwicklung mit Runddraht, denn hier treten keine durch den Drahtzug verursachten Querkräfte auf, die die Windungen aus der Form oder Spur schieben. Somit sind auch keine Segmentkammern oder temporär anzubringende Backen nötig, die das Segment bis zu dessen Fixierung durch Kleben oder Verbacken in seiner Form halten müssen. Ist bei Runddraht die Verwendung von Backlackdraht und dessen thermische Verklebung bei Fertigstellung jedes Segments angebracht, so genügt es bei Flachdraht wegen der Eigenstabilität des Wickels, nur die Drahtenden zu befestigen.
- 3) Werden Querkräfte auf den Wickeldraht wirksam, so wie das beispielsweise in Ringankern wegen der Lorentz-Kraft der Fall ist, wird eine viel höhere Stabilität der Einzelwindungen erzielt, als mit Runddraht möglich.
- 4) Sind konstruktiv notwendige Drahtkreuzungen unvermeidlich, z. B. für Querverbindungen zwischen den Segmenten, so führen diese nicht mehr zu stark erhabenen Druckpunkten, sondern zu ebenen Kontakten in breiter Fläche bei minimalem Pressdruck. Dies ist deshalb so, weil die Drahtdicke viel kleiner und die Drahtbreite viel größer als bei einem Runddraht mit gleicher Querschnittsfläche ist.
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Die einfachste Möglichkeit, Flachdrahtspulen auf einen Ringkern zu wickeln ist es, diese radial in Form einzelner Wicklungssegmente nebeneinander anzuordnen, ohne auf nötige elektrische Verbindungen zwischen den Segmenten Rücksicht zu nehmen. Hierzu bietet es sich an, den Drahtanfang durch Faltung so abzuwinkeln, dass er tangential zur Umfangsrichtung verläuft, und das Wicklungssegment rechtwinklig dazu Windung über Windung aufzubauen. Zum Schluss lässt sich das äußere Drahtende fixieren und der unten liegende Drahtanfang am Wicklungsrand der Spule entlang nach oben führen. Hierfür bietet sich der Außendurchmesser der Ringkernwicklung besonders an, weil hier, wie bereits erläutert, Lücken zwischen den Teilwicklungen vorhanden sind.
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Für eine solche Wickeltechnik eignen sich geringfügig modifizierte Ringbewickelmaschinen, deren Ringmagazine den notwendigen Drahtvorrat für ein oder mehrere Wicklungssegmente aufnehmen und dann an die Wicklung abgeben. Die Vorschubbewegung muss während des Wickelns abgeschaltet sein, kann aber für die schrittweise Bewegung von einer Segmentwicklung zur nächsten genutzt werden.
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Es zeigt sich in praktischen Anwendungen, dass die Drahtlänge, die für Einzelsegmente gebraucht wird, oft kleiner als ca. 1 Meter ist und als frei hängende Flachdrähte wenig Neigung zum Verfitzen zeigen. Bei so kurzen Längen kann unter Umständen auf das vorherige Laden eines Ringmagazins verzichtet und mit einem Direktwickelkopf gearbeitet werden, wie er nachfolgend beschrieben wird.
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Ein solcher Direktwickelkopf besteht, ähnlich wie bekannte Ringwickelköpfe, aus einem ringförmigen Träger, der in einem Ringlager drehbar gelagert ist und eine äußere Verzahnung für den Antrieb und eine Öffnung zum Ein- und Ausführen des Ringkerns aufweist. Seine Funktion soll sein, den am Ringkern befestigten Flachdraht mit einer Verlegerolle aufzunehmen und Windung für Windung durch das Kernloch zu führen. Weil bei dieser Bewegung auch das freie Ende des Flachdrahtes nachgeschleppt werden muss, sind Führungselemente am Wickelkopf vorgesehen, die die gesamte freie Drahtlänge lose aufspulen und während des Verlegens wieder an die Verlegerolle abgeben. Um die bereits erklärte Diskontinuität der Drahtlänge während der Verlegephasen auszugleichen, ist ein federndes Element in der Drahtrolle oder in deren Umgebung vorgesehen, das überschüssige Drahtlängen vorübergehend zurückzieht und aufnimmt. Dies kann vorzugsweise eine Spiralfeder im Inneren der Verlegerolle oder ein federnder Rollenhebel im Drahtweg sein. Auch eine einstellbare Bremse ist anzuordnen, um einen dosierten Drahtzug zu gewährleisten. Für die korrekte Funktion von Rückzug und Bremse ist außerdem eine ausreichende Reibung zwischen dem Wickeldraht und der Verlegerolle notwendig, wofür vorzugsweise eine Gummi-Andruckrolle oder -Flachpese verwendet wird.
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Die Wickelmaschine selbst kann ähnlich wie eine bekannte Ringbewickelmaschine aufgebaut sein, deren Vorschub nicht in gewohnter Weise synchron zur Wickelbewegung angetrieben, sondern nur zwischen den Wicklungssegmenten stufenweise bewegt wird. Der allgemein gebräuchliche Dreirollen-Wickeltisch muss dabei durch eine Kernaufnahme ersetzt werden, die den Kern schrittweise bewegt, z. B. durch einen Klemmbock mit einer an den Ringkern angepassten Form.
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In vielen Fällen müssen nach Fertigstellung der Ringkernwicklung alle Drahtanschlüsse der Wicklungssegmente als Stränge miteinander verdrahtet und auch die Stränge zu Drei- oder Vieleckschaltungen verbunden werden. Um auf diesen nachträglichen Arbeitsaufwand ganz oder wenigstens teilweise verzichten zu können, werden nachfolgend weitere Ausgestaltungen angegeben.
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Für die Realisierung eines Teils der erforderlichen Verbindungen zwischen Wicklungssegmenten eines Strangs ohne Drahtunterbrechung werden Segmentpaare aus im Strang aufeinanderfolgenden Wicklungssegmenten gebildet, deren Verbindungen zuerst alle am Wicklungsboden verlegt und erst danach mit den Teilwicklungen nacheinander oder gleichzeitig überwickelt werden. Geht man wie bei Elektromotoren davon aus, dass in elektrisch und räumlich aufeinanderfolgenden Segmenten wegen der Polwechsel entgegengesetzte Stromrichtungen realisiert werden müssen, so muss die Wickelrichtung für jedes Wicklungssegment immer die gleiche sein, wenn von der Mitte eines jeden Segmentpaares aus begonnen wird. Verfolgt man nämlich die Stromrichtung von einem äußeren Wicklungsanschluss durch beide Spulen zum anderen äußeren Anschluss, so erkennt man im Übergang von der ersten zur zweiten den Richtungswechsel. Um für die Segmentpaar-Verbindungen zwischen beiden Spulen möglichst kurze Längen zu erhalten, bietet sich dafür besonders der Innenradius des Ringkerns an.
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Werden alle Wicklungssegment-Paare auf die beschriebene Weise verbunden, so kann es derart zum Aufstauen der Verbindungsdrähte kommen, dass ihre Gesamtdicke für den anschließenden Wicklungsaufbau, der diese Verbindungen überdecken muss, störend wirkt. Um dem abzuhelfen, werden zwei Maßnahmen ergriffen:
- Erstens werden die Segmentpaare so ausgewählt, dass sich eine gleichmäßige Verteilung über den Umfang ergibt. Das ist in allen Fällen mit periodischer Strangstruktur, also praktisch immer, möglich.
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Zweitens werden die Verbindungen nicht in einheitlicher Höhe sondern gewindeartig verlegt. Somit ergibt sich in der Mitte solcher Bündel eine maximale Höhe, die allgemein kleiner ist, als die Summe der Einzelhöhen, und die zu den Rändern zu schnell abfällt. So werden die Windungen, die anschließend darüber gewickelt werden, nur in der Mitte etwas länger und in einer Art Radius verlegt.
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Der Wickelprozess selbst kann ebenso ablaufen, wie für Einzelsegmente beschrieben. Der einzige Unterschied besteht darin, dass ein Magazin nur noch den Drahtvorrat einzelner Segmente aufnehmen könnte. Auch wäre beim Befüllen des Ringmagazins streng darauf zu achten, dass der Flachdraht ohne Verdrehung zur Lage im Korb aufgerollt wird. Wie später noch gezeigt wird, bieten sich auch Lösungen ohne Magazin an.
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Das Verschachteln der Segmentpaar-Verbindungen muss umlaufend erfolgen, ohne dabei eine Stoßstelle zu bilden. Deshalb ist es vorteilhaft, die Segmentpaare nicht einzeln nacheinander am Ringkern zu befestigen, sondern eine Vormontage und Verklebung in Form eines Korbes vorzunehmen und erst danach den gesamten Korb mit den heraushängenden Flachdrähten am Kern zu befestigen. Falls diese Drähte zu lang für eine sichere Handhabung sind, können sie auch auf Zwischenspulen aufgewickelt werden.
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Zur Vorbereitung solcher Segmentpaare von Teilwicklungen bietet sich die Verwendung von Schablonen mit versenkten Flachnuten an, die den notwendigen Drahtverlauf für jedes Segmentpaar genau mit allen zugehörigen Winkeln für Faltungen vorgeben und verlegte Drähte fixieren. Um diesen Prozess möglichst produktiv zu gestalten, wird eine flache Haspel vorgeschlagen, deren Schenkellänge der notwendigen Drahtlänge entspricht und auf die der Flachdraht vorher mit genau so vielen Windungen aufgespult wird, wie Segmentpaare entstehen sollen. Nach dem Aufhaspeln werden die Drähte vorübergehend fixiert und an einer Schmalseite der Haspel in die Schablone verlegt, die zum Schluss als Korb geformt und verklebt wird. Abschließend werden alle Drahtschlaufen an der anderen Schmalseite der Haspel aufgeschnitten. Anstelle einer flachen Haspel ist auch eine Rollenform verwendbar, die den beschriebenen Vorrat rund aufwickelt oder alternierende Schleifen mit Umkehrpunkten formt.
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Schwieriger ist es dann, wenn nicht nur Paare von Wicklungssegmenten von Anfang an verbunden sein sollen, sondern der gesamte Strang oder sogar die gesamte Wicklung. Die grundsätzliche Herangehensweise ist die gleiche, wie für vereinzelte Segmentpaare beschrieben, nur dass sich jetzt das spätere Verdrahtungsschema bereits bei der Vormontage der langgestreckten Drahtvorräte widerspiegeln muss. Das heißt, nicht nur die paarweisen Verbindungen, die später unter der Wicklung liegen, müssen auf die beschriebene Weise vorgefertigt werden, sondern auch alle äußeren Verbindungen, die ebenfalls Segmentpaare bilden. Das Aufschneiden der Drahtschlaufen entfällt also hier.
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Als Konsequenz ist es dann aber nicht mehr möglich, Wicklungssegmente einzeln und nacheinander zu wickeln. Zumindest jedes mit einer äußeren Schlaufe verbundene Segmentpaar muss simultan gewickelt werden, also entweder gleichzeitig oder Zug um Zug. Bei dieser Arbeitsweise kommt es dazu, dass die äußeren Schlaufen aller Segmentpaare - ausgenommen des zuletzt gewickelten - von anderen Wicklungssegmenten überwickelt werden, was zu ungleichen Ergebnissen bei unterschiedlichen Strängen führt. Besser, wenn auch schwieriger, ist es deshalb, nicht nur zwei sondern alle Wicklungssegmente Windung für Windung gleichzeitig zu wickeln. Natürlich müssen dafür alle gestreckten Draht- und Schlaufenlängen genau bekannt sein und ausgeführt werden. Hierfür bietet die Flachdrahtwicklung wegen ihrer besonderen Eigenschaften eine bessere maßliche Reproduzierbarkeit als eine Runddrahtwicklung.
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Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachstehend erläutert werden. Es zeigen
- 1 eine verlegte Drahtverbindung eines Segmentpaares im Innenradius eines Ringkerns,
- 2 den vollständigen Korb für die Ringankerwicklung eines Motors mit 2 Polpaaren und 7 Strängen,
- 3 den in den Ringkern eingesetzten Korb nach dem Bewickeln mit den ersten drei Wicklungssegmenten,
- 4 eine einfache Biegeschablone für das Formen einer Drahtverbindung,
- 5 eine einfache Montageschablone für das Verschachteln der Segmentpaare und Vorbereiten des Korbs,
- 6 eine Ringwickelvorrichtung zum aufeinanderfolgenden Wickeln einzelner Flachdraht-Spulensegmente,
- 7 eine Detailzeichnung zur Verlegemechanik nach 6.
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In 1 wird gezeigt, wie ein Flachdraht 2 zweifach um die Biegefalze 3 gebogen wird und mit einem gewindeförmigen Verlauf 5 in den Innenradius des Ringkerns 1 eingelegt wird. Werden solche eingelegten Drahtschleifen überwickelt, so bilden sich an der Oberfläche leichte Biegekanten 4 ab, die kleine Höhenunterschiede, die aus der Drahtdicke resultieren, ausgleichen.
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Die 2 zeigt einen Korb 6, der hier aus 14 gemäß 1 geformten Drahtschleifen 7 als Segmentpaare verbundenen 28 Segmentdrähten 8 verschachtelt wurde.
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In 3 ist dargestellt, wie der in 2 gezeigte Korb in den Ringkern 1 eingesetzt und die ersten 3 von insgesamt 28 Wicklungssegmenten 10 nacheinander über den Ringkern-Querschnitt und den Flachdraht 2 gewickelt wurden. Man erkennt das streng geordnete Wickelbild mit einem sehr hohen Füllfaktor und die äußeren Wicklungsanschlüsse 9, die mittels einer unter das Drahtende eingelegten Heißklebefolie verklebt wurden. Anstelle von 56 Einzelanschlüssen müssen hier nach dem Wickeln nur nach halb so viele, also 28 Anschlüsse, seriell miteinander verdrahtet werden, was 14 Kontaktstellen ergibt.
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Die 4 zeigt eine einfache Biegeschablone zum Vorbereiten der Drahtschleifen gemäß 1. Der Flachdraht wird in eine Nut 11 mit den genauen Abmessungen der abgewinkelten Drahtschleife eingelegt und an den Gehrungen 12 mit Hilfe eines Stempels 13 gefalzt.
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Die so vorbereiteten Schleifen werden anschließend nacheinander von links beginnend in die Montageschablone nach 5 eingelegt und miteinander verklebt. Im mittleren Bereich der Schablone befinden sich reguläre Nuten 15, wobei jeweils Drahtanfänge und Drahtenden verschiedener Drahtschleifen benachbart sind. Beginnend in einem vorderen Überlappungsbereich 16 für 3 Drahtanfänge sind die Nuten deshalb zunächst im doppelten Abstand angeordnet. Sobald die vierte Drahtschleife verlegt wird, wechseln sich jeweils Drahtanfänge und Drahtenden verschiedener Drahtschleifen ab. Aus den drei letzten Schleifen bildet sich ein hinterer Überlappungsbereich 17, der nicht mehr mit weiteren Drahtanfängen aufgefüllt wird. Der fertig verklebte Drahtschleifen-Kamm wird zum Schluss aus der Schablone entfernt und zu einem Korb 6 geformt und verklebt.
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Die Wickelvorrichtung nach 6 dient zum Wickeln der Wicklungssegmente 10 in der Reihenfolge ihrer Anordnung entlang des Ringkerns gemäß 3. Ein Klemmbock 20 dient zur Befestigung des Ringkerns. Dieser Klemmbock ist drehbar auf einem Wickeltisch 21 befestigt und wird dazu in einer Schwenknut 22 im Halbkreis geführt. Auf dem Wickeltisch sind Rastschlitze 23 im gleichen Winkelabstand, wie die Wicklungssegmente zueinander aufweisen, eingelassen und dienen einem Rasthebel 24 als Fallen. Ist der Rasthebel in der unteren Stellung, so ist der Klemmbock in der zugehörigen Winkelstellung arretiert. Um in die nächste Winkelstellung zu gelangen, wird er angehoben und der Klemmbock verdreht. Mit einem Schlitten 25 mit Arretierung kann der Wickeltisch auf einem Verschiebetisch 26 so verschoben werden, dass der Ringkern in der ausgefahrenen Endstellung eingelegt und gewechselt werden kann, während er in der eingefahrenen Stellung vom Zahnwickelkranz durchdrungen wird. Eine Zwischenlage 27 dient dazu, den Unterschied zwischen den Abmessungen der anfangs unbewickelten zur später bewickelten Kernhälfte auszugleichen.
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Der Zahnwickelkranz 28 dient nun dazu, den Flachdraht durch das Kernloch hindurch zu führen. Um den Ringkern ein- und ausschwenken zu können, besitzt er eine Öffnung, die sich in der Darstellung genau in jener Stellung befindet, in der das Ein- und Ausfahren des Verschiebetischs möglich ist. Für den kontinuierlichen Drehantrieb bei jedem Drehwinkel sind zwei Zwischenräder 29 erforderlich, so dass immer wenigstens eines davon die Bewegung des Antriebsrades 30 übertragen kann.
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Die weitere Erklärung erfolgt zusätzlich anhand der Detailzeichnung in 7. Eine Verlegerolle 31 mit eingelegter Spiralfeder (in der Darstellung verdeckt) dreht sich synchron zum ablaufenden Flachdraht, der mit einer Andruckpese 32 an die Oberfläche der Verlegerolle gedrückt wird. Für den festen Andruck und die Möglichkeit, die Andruckpese zum Einlegen des Drahtes abzuheben, dient ein Schieber 33 mit zugehöriger Schenkelfeder 34 und Bedienstift 40. Das Gegenlager der Spiralfeder ist mit einer drehbaren Scheibe 38 verbunden, die in einer verstellbaren Ablaufbremse 35 mit einer ringförmigen Bremsfläche 39 geführt und dosiert gebremst wird.
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Mehrere Abweiser-Rollen 36, 37 sind ringsum auf dem Wickelkranz verteilt und dienen zum Nachschleppen und Führen des freien Drahtendes auf einer angenäherten Kreisbahn.
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Das Wickeln mit dieser Vorrichtung beginnt mit dem Einlegen des Kerns mit eingesetztem Korb und heraushängenden Flachdrähten, wie in 2 dargestellt, in den Klemmbock 20, wobei auf eine korrekte Winkelstellung eines der Flachdrähte in Richtung zum Wickelkopf zu achten ist. Die Anfangs-Position des Rasthebels 24 ist der in 6 dargestellte Grenzwinkel. Hierbei werden die nach unten aus dem Kernloch austretenden Flachdrähte lose um die Ring-Außenseite geschlungen und in eine vom Wickelkranz abweisende Richtung gelegt, ohne dabei das Kernloch zu überdecken. Hierzu gibt es unter dem Deckel des Klemmbocks einen verbleibenden Spalt. Nach dem Schieben des Schlittens 25 in die Wickelposition wird der dem Wickelkranz gegenüberstehende Flachdraht nach Betätigung des Schiebers 33 mittels Bedienstift 40 zwischen die Verlegerolle 31 und die Flachpese 32 eingelegt, straff gezogen und geklemmt. Nun beginnt der eigentliche Wickelvorgang, indem die Verlegerolle mit dem Zahnwickelkranz von oben nach unten durch das Kernloch und dann im Kreis außen herum geführt wird. Gleichzeitig wird auch der frei liegende Draht mitgeschleppt und wickelt sich um die Abweiser-Rollen 36, 37 so lange auf, bis sein Ende erreicht ist, das danach weiter frei im Kreis läuft. Um zu verhindern, dass der Flachdraht dabei seitlich von den Rollen fällt, können von außen federnde Zungen oder Borsten angebracht sein, an denen die Rollen mit dem darauf liegenden Draht vorbei laufen und gestrichen werden. Dies führt gleichzeitig zu einem sanften Abbremsen des Drahtes. Weil der Drahtvorrat in jeder Phase frei beweglich über die Abweiser-Rollen geführt wird, kann über die Verlegerolle immer genau so viel Draht nachgezogen werden, wie zum Wickeln gebraucht wird, egal, ob der Draht gerade noch auf die Abweiser-Rollen gespult wird, oder dessen Ende bereits frei auf diesen liegt.
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Ein bereits benanntes Problem besteht darin, dass nach dem Passieren des etwa am weitesten vom Ringkern entfernten Umkehrpunktes der Verlegerolle die Drahtlänge zwischen Wicklung und Verlegerolle während der folgenden Halbumdrehung verkürzt wird, die Verlegerolle also den Draht in dieser Bewegungsphase zurückziehen muss, um einen Abriss der Drahtspannung und ein Entspannen und Lockern der Wicklung zu verhindern. Hierzu dient eine in die Verlegerolle eingesetzte spiralförmige Aufzugsfeder, die während der ersten Bewegungsphase, in der die Drahtlänge anwachsen muss, eine Federspannung aufnimmt und diese in der zweiten Bewegungsphase dazu nutzt, die nötige Rückzugsbewegung auszuführen. Weil in der Summe stets mehr Draht abgegeben als zurückgezogen werden muss, ist immer genügend Bewegungspotenzial vorhanden, um die Feder zu spannen.
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Damit stets eine ausreichende Drahtspannung vorhanden ist, erzeugt die Scheibe 38 als Gegenlager der Spiralfeder über eine Bremsfläche 39 an der einstellbaren Ablaufremse 35 ein Bremsdrehmoment. Dabei wird die Bremskraft etwas kleiner dosiert, als die maximale Ferderkraft der Spiralfeder, die mit dem Verdrehwinkel der Verlegerolle ansteigt. Die Verlegerolle pendelt also bei jeder Umdrehung des Wickelkranzes einmal hin und zurück, wobei die abgegebene Drahtmenge um eine Windungslänge länger ist, als die zurückgezogene. Der momentane Drahtbedarf wird aus dem lose aufgewickelten Drahtende gewonnen. Für die Aufnahme überschüssiger Drahtlänge beim Rückzug genügt der Spielraum entlang der Abweiser-Rollen. Natürlich lässt die Drahtspannung beim Rückzug etwas nach, reicht aber zum Aufrechterhalten der Drahtspannung im Wickel aus, um dessen Lockerung zu verhindern.
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Nachdem alle Windungen aufgewickelt wurden, wird das Drahtende mit untergelegter Heißklebefolie mittels Heißluftdüse verklebt und anschließend mit Druckluft wieder abgekühlt. Hiernach kann der Klemmbock um eine Raststellung weiter gedreht werden und der beschriebene Vorgang wiederholt sich für das nächste Wicklungssegment.
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Nachdem alle Wicklungssegmente der ersten Kernhälfte gewickelt wurden, wird der Ringanker aus dem Klemmbock entnommen und nach einer Halbkreisdrehung wieder eingesetzt - diesmal jedoch ohne die Zwischenlage 27, weil jetzt über die bereits gewickelten Spulen geklemmt wird. Nun kann die zweite Hälfte ebenso gewickelt werden, wie die erste.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4419780 C2 [0011]
- DE 4104087 A1 [0015]
- DE 102005028053 B3 [0015]
- WO 7900763 A1 [0016]
- DE 10153896 A1 [0016]
- DE 102008025590 A1 [0021]
- DE 202010008903 U1 [0021]
- DE 202006015611 [0021]
- DE 102019207769 A1 [0021]
