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Vorrichtung zur Bildung der Wickelköpfe von mehrteiligen, konzentrischen
Spulen bei Ständerwickehnaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung
der Wickelköpfe von mehrteiligen konzentrischen Spulen bei Ständerwickelmaschinen,
bestehend aus einem am Ständer befestigten Leitkörper, der zwei von den Stirnseiten
des Ständers axial abstehende Teile aufweist, die je einen an den Ständer
anschließenden Schaft von geringerer Beite als die Spulenweite der kleinsten zu
wickelnden Spule und einen verbreiterten Endteil besitzen, dessen Spitze radial
innerhalb der Bahn des die Ständernuten durchlaufenden Drahtführers liegt.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind zur Bildung von Spulen
unterschiedlicher Spulenweite jeweils gesonderte Leitkörper vorgesehen, die dem
Drahtführer gestatten, in die vorgesehenen Nuten des Ständerpaketes. einzudringen.
Jedoch wird bei der bekannten Vorrichtung bei der axialen Bewegung des Drahtführers
der in die Nuten einzulegende Draht nicht an der Innenfläche, sondern an der Seitenfläche
der Leitkörper entlanggeführt. Eine solche Vorrichtung ist wegen der verhältnismäßig
großen Anzahl von Leitkörpern kompliziert und teuer.
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Um das Befestigen der Leitkörper zu ermöglichen, ist die bekannte
Vorrichtung zusätzlich noch mit einer Schnellspannvorrichtung für die Leitkörper
versehen, welche dieselbe weiter verteuert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt bei klarer Erkenntnis dieser Verhältnisse
die Aufgabe zugrunde, eine Ausführungsforin einer derartigen Vorrichtung zu schaffen,
die das Einlegen der Wicklungen in wesentlich einfacherer und dennoch vollkommener
Weise ermöglicht.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zur Wicklung mehrerer
konzentrischer Spulen ein einziger Leitkörper vorhanden ist, dessen Endtei;l in
der Nähe seines inneren Endes eine Breite hat, die der Weite der größten zu wickelnden
Spule entspricht, und daß die in Axialrichtung verlaufende Bahn des Drahtführers
an der Innenfläche des Leitkörpers entlangführt.
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Vorteilhaft verlaufen dabei die dem Ständer zugekehrten Kanten des
verbreiterten Teiles des Leitkörpers von -den Seiten des zugehörigen Schaftes schräg
nach außen und vom.
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Eine weitere Ausgestaltung dieser Vorrichtung besteht gemäß der Erfindung
darin, daß die Ecken des verbreiterten Teiles des Leitkörpers mit dem Grund der
Ständernuten für die breitesten Spulen etwa axial fluchten, während die Übergangsstellen
der Hinterkanten des verbreiterten Teiles in den Schaft etwa mit dem Hals derjenigen
Nuten fluchten, die zur Aufnahme der Spulen mit geringster Spulenweite bestimmt
sind.
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Zweckmäßig liegt hierbei die Außenfläche des verbreiterten Teiles
des Leitkörpers an dessen breitester Stelle radial weiter außen als die Ständernuten,
während die Außenfläche des Schaftes radial weiter innen liegt als der Grund der
Ständernuten. Der Schaft geht dabei vorzugsweise in Radialrichtung allmählich in
den verbreiterten Teil über.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an den Ecken
des verbreiterten Teiles des Leitkörpers nach hinten weisende Fortsätze angebracht.
Vorteilhaft ist schließlich noch in der Mitte der Hinterkante des verbreiterten
Teiles des Leitkörpers ein den übergangsteil überragender, nach hinten weisender
Fortsatz angebracht.
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Die neue Vorrichtung ermöglicht durch einfache Verstellung des Schwenkwinkels,
des Fadenführers um seine Längsachse das Einlegen von konzentrischen Spulen mit
verschiedener Spulenweite mit jeweils nur einem Leitkörper. Dadurch ergibt sich
eine wesentlich verkürzte Arbeitszeit für das Wickeln der Ständerspulen einer Elektromaschine,
beispielsweise eines Mehrphaseninduktionsmotors.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer Ständerwickelmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F
i g. 2 eine Teilansicht im Schrägbild zur Dar'-stellung der allgemeinen Form
des erfindungsgemäßen Leitkörpers und der Betriebsweise des damit zusammenarbeitenden
Fadenführers, F i g. 3 eine Doppelansicht des erfindungsgernäßen Leitkörpers,
wobei die linke Hälfte die der Ständermitte zugekehrte Innenseite und die rechte
Hälfte die Außenseite des Leitkörpers zeigt und je-
weils eine Gruppe fertiger
Spulen dargestellt ist, F i g. 4 eine teilweise geschnittene Achsenansicht
der Anordnung nach F i g. 3,
Fig. 5 eine Teilansicht des Leitkörpers
nach F i g. 3 und 4 von der Stirnseite im Zusammenwirken mit dem Ständerkern
und dem Drahtführer, F i g. 6 bis 8 geteilte Ansichten, wobei die
linken Seiten jeweils der F i g. 5 in verschiedenen Stellungen des Drahtführers
entsprechen, wenn drei konzentrische Spulen verschiedener Spulenweite gewickelt
werden sollen, während die rechten Seiten Schnitte längs der Linien VI, VII und
VIII in F i g. 4 sind,
F i g. 9 bis 11 seitliche Teilansichten
des erfindungsgemäßen Leitkörpers bei der Bildung von drei konzentrischen Spulen,
F i g. 12 eine Stirnansicht eines etwas abgeänderten Leitkörpers gemäß der
Erfindung, F i g. 13 eine Seitenansicht des Leitkörpers nach F i
g. 12, F i g. 14 eine geteilte Ansicht des Leitkörpers nach F i
g. 12 und 13, wobei die linke Seite die Innenseite und die rechte
Seite die Außenseite des Leit:körpers darstellt, F i g. 15 eine teilweise
Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform des Leitkörpers, die zur Wicklung zweier
konzentrischer Spulen dient, F i g. 16 eine seitliche Teilansicht des Leitkörpers
nach F i g. 15 und F i g. 1.7 eine geteilte Ansicht des Leitkörpers
nach F i g. 1.5 und 16, wobei die linke Seite die Innenseite
und die rechte Seite die Außenseite des Leitkörpers darstellt.
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Die in F i g. 1 dargestellte Ständer#vickelmaschine besteht
im wesentlichen aus einer rohrförmigen Drahtführeranordnung 1, die mittels
eines Kurbeltriebes 2 axial hin- und herbe-wegt werden kann. An ihrem oberen Ende
weist diese Anordnung 1 einen Drahtführer 3 mit vier Drahtführernadeln
4 auf, der mittels einer von der Antriebswelle des Kurbeltriebes 2 über einen doppelarmigen
Hebel 5 sowie eine Zahnstange 6 und ein auf der Drahtführeranordnung
1 sitzendes Zahnrad 7 um einen vorbestimmten Winkel hin- und herschwenkbar
ist. Im Bereich des Axialhubes des Drahtführers 3 ist oberhalb der in der
untersten Stellung dargestellten Drahtführeranordnung 1 ein vierpoliger Ständerkern
8 angeordnet, dessen Pole jeweils drei konzentrische Spulen aufweisen.
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Der Ständerkern 8 ist so am Maschinengestell befestigt, daß
der Drahtführerkopf 3 durch den freien Innenraum des Ständerkerns
8 aus der in F i g. 1 ausgezogen gezeichneten Stellung in die in dieser
gestrichelt angedeutete obere Stelung 9 hin- und herbewegt werden kann.
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Am Ständerkern 8 sind vier Leitkörper 10, die gemäß
der Erfindung eine bestimmte, nachstehend im einzelnen beschriebene Form besitzen,
i angebracht.
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Durch die Drahtführeranordnung 1, die hohl gestaltet ist, werden
von unten nach oben vier Drähte 11 geführt, aus denen die Spulen für den
Ständerkern 8 gebildet werden.
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Die Ausbildung des Leitkörpers 10 und sein Zusammenwirken mit
dem Ständerkern 8 und der Drahtfli > hreranordnung 1 ergibt
sich aus den F i g. 2 bis 5. Der Ständerkern 8 besteht aus
geschichteten Blechen und ist an seiner Innenseite mit Nuten 12 versehen, die mit
der Ständerinnenseite 13 in Verbindung stehen. In die Wickelnuten 12 sollen
mehrere konzentrische Wicklungen, wie sie bei einem Mehrphaseninduktionsmotor verwendet
werden, eingebracht werden. Wie am besten aus F i g. 2 hervorgeht, besteht
jeder Leitkörper 10 aus zwei zur Bildung der Wickelköpfe dienenden Teilen
14 und 15,
die axial von den Stimseiten des Ständerkerns ausgehen. Für jeden
Pol ist ein solcher Leitkörper 10
vorgesehen. So sind z. B. bei einem vierpoligen
Motor vier Leitkörper vorhanden. Die Teile 14 und 15 sind in F i
g. 2 durch einen Teil 16 verbunden, der durch den Innenraum des Ständerkerns
8 hindurchgeht, sie können aber auch einzeln an den beiden Stimseiten des
Kerns befestigt werden. Jeder Teil 14, 15 besitzt einen Schaft
17, der an den Ständerkern 8
anschließt und nach den F i
g. 2 bis 5 aus einem Stück mit dem Verbindungsteil 16 besteht,
und einen verbreiterten Abschnitt 18, dessen hinteres Ende unmittelbar in
den Schaft 17 übergeht. Gemäß F i g. 3
verläuft die Hinterkante
19 der Teile 14 und 15 vom Schaft 17 schräg nach außen, während
die Seitenkanten 20 von der hinteren Ecke 21 bis zu einer Spitze 22 am äußeren Ende
der Teile 14 und 15 allmählich und glatt zusammenlaufen.
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Der Verbindungsteil 16 bei der Ausführungsform nach den F i
g. 2 bis 5 erstreckt sich axial über die Innenflächen 23 der
Endteile -14 und 15 in der Art einer Rippe 24 bis zur Spitze 22. Die Drahtführernadel
4 des Drahtführers 3 reicht in die Halsteile 25
der Wickelnuten 12
hinein. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, lassen die Innenflächen der Endteile
14 und 15
beiderseits der Rippe 24 genügend Platz für die Bahn der Nadel 4.
Die Außenfläche 26 des verbreiterten Teiles 18, die also der Innenfläche
23 abgekehrt ist, ist nach außen gewölbt.
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Die Außenfläche 27 des Schaftes 17 ist ebenfalls nach
außen gewölbt, wie aus F i g. 6 hervorgeht, während die Fläche
28 des Verbindungsstückes zwischen dem Schaftteil und dem verbreiterten Teil
18 so gewölbt ist, daß sie allmählich in die Fläche 27 des Schaftes
17 übergeht.
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Wie aus den F i g. 3 bis 5 ersichtlich, wird im dargestellten
Beispiel jede Polgruppe konzentrischer Spulen, die auf den Ständerkern
8 aufgebracht werden, aus drei konzentrischen Spulen 29, 30 und
31 gebildet. Die äußere Spule liegt mit ihren Seiten in den Nuten 12a, die
mittlere Spule 30 in den Nuten 12 b und die innere Spule
31 in den Nuten 12 c. Die Breite der verbreiterten Teile 18 an ihrer
breitesten Stelle, d. h. zwischen den Verbindungsstellen 21 der Hinterkanten
19 und der Seitenkanten 20, entspricht etwa der Spulenweite der breitesten
zu wickelnden Spulen 29, die also zwischen den Nuten 12 a verläuft. Die Breite
des Schaftes 17 und des Verbindungsgliedes 16 sowie des Rippenteiles
24 ist kleiner als die Spulenweite der schmalsten Spule 31,
d. h. kleiner
als der Abstand zwischen den Nuten 12 c. Wie F i g. 5 zeigt, fluchten die
Hinterkanten 32
der Innenflächen 23 der verbreiterten Seite
18 axial etwa mit den Halsteilen 25 der inneren Nuten 12
c,
in die die kleinste Spule 31 eingelegt wird, während
die Seitenkante 20 axial etwa mit dem Grund 33 der äußeren Nuten 12a fluchten,
in die die größte Spule 29 gelangt. Die Innenflächen 23 der verbreiterten
Teile 18 verlaufen also bezüglich der Innenseite 13
des Ständerkerns
8 von der Rippe 24 zu den Seitenkanten 20 nach außen.
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Der Wickelvorgang wird an Hand der F i g. 2, 4 und
5 erläutert. Wenn der Drahtführerkopf 3 in Richtung des Pfeiles 34
axial durch den Innenraum des Ständerkerns 8 hindurchgeführt wird, verläuft
die Bahn der Nadel 4 durch den Halsteil 25 einer entsprechenden Wickelnut
12, z. B. einer der inneren Nuten 12 c, wobei der Draht 11, der von der Nadel
4 abgegeben wird, durch die entsprechende Nutöffnung eingelegt wird. Bei der nachfolgenden
Bewegung des Drahtführers 3 über den Ständerkern 8 hinaus bis zur
Spitze 22 wird der Draht 11 über die entsprechende Innenfläche
23 des verbreiterten Teiles 18 geführt, wie in F i g. 4 gestrichelt
gezeigt ist. Wenn der Drahtführer 3 das eine Hubende, wie gestrichelt bei
35 gezeigt, erreicht, befindet sich die Nadel 4 jenseits der Spitze 22 des
entsprechenden Teiles 14. An dieser Stelle wird der Drahtführer 3 gedreht,
wie durch den Pfeil 36 angedeutet ist. Die Spitze 22 der Teile 14 und
15 befindet sich hierbei radial weiter innen als die Innenflächen
23 der verbreiterten Teile 18 und damit auch innerhalb der in F i
g. 5 gestrichelt eingezeichneten Bahn 37, die vom äußeren Ende der
Nadel 4 zurückgelegt wird, wenn diese in Richtung des Pfeiles 36 gedreht
wird. Wenn also der Drahtführer 3 aus einer bestimmten Lage, in welcher die
Drahtführernadel 4 durch eine Nut, z. B. die Nut 12c, axial hindurchgegangen ist,
in eine zweite Lage gedreht wird, in der die Nadel 4 axial durch die zugehörige
Nut, z. B. die andere Nut 12c, hindurchgehen kann, bildet der von der Nadel 4 abgegebene
Draht eine Schleife 38 in Querrichtung um die gewölbte Außenfläche
26 des verbreiterten Teiles 18
der entsprechenden Leitfläche. Fig.
5 zeigt, daß die gewölbte Außenfläche 26 des verbreiterten Teiles
18
sich radial weiter nach außen erstreckt als die Nuten 12. Bei fortgesetzter
Axialbewegung des Fadenführers 3 in entgegengesetzter Richtung, die durch
den Pfeil 39 angegeben ist, wird nun die Schleife 38
längs der gewölbten
Fläche 26 des betreffenden verbreiterten Abschnittes 18 entlanggezogen,
bis die Schleife seine Hinterkante 40 erreicht hat. Wenn anschließend die Nadel
4 in die entsprechende Nut, z. B. die andere Nut 12 c, eintritt, folgt die Schleife
38 der Zwischenfläche 28 und bildet schließlich einen Wickelkopf unter
der Außenfläche 27 des Schaftes 17.
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In F i g. 6 bis 11. sind die Vorgänge beim Wickeln einer
Gruppe dreier konzentrischer Spulen 29, 30
und 31 für einen Pol einer
verteilten Wicklung dargestellt. Hierbei wird die Drehbewegung des Fadenführers
3 zunächst so eingestellt, daß die Fadenführernadel 4 durch die Halsteile
25 der inneren Nuten 12 c läuft, in denen die innerste Spule
31 gewickelt werden soll. So bilden sich Wickelköpfe 41 unter der gekrümmten
Außenfläche 27 des Schaftes 17, wie aus F i g. 6 und
9 hervorgeht. Durch die gewölbte Ausbildung der Außenfläche 27 des
Schaftes 17 werden die Wickelköpfe 41 radial von der Innenseite
13 des Ständerkerns 8 weggedrückt, was das Anliegen der einzelnen
Windungen an den Grund 33
der Nuten 12c weiter unterstützt. Wenn die erforderliche
Windungszahl in die Nuten 12c eingebracht wurde, um die kleinste Spule
31 zu bilden, wird der Schwenkwinkel des Drahtführers 3
verändert,
so daß die Drahtführernadel 4 nun axial durch die Halsteile 25 der Nuten
12 b hindurchgeht, in denen die mittlere Spule 30 gewickelt werden
soll. Wie insbesondere F i g. 3, 7 und 10 zeigen, befinden sich die
ersten Wickelköpfe 42 der Spule 30, d. h-. diejenigen, die ganz am Grund
der Nuten 12 b liegen, über den Wickelköpfen 41 der kleinsten Spule
31 und noch unter der gekrümmten Außenfläche 27 des Schaftes
17, Wenn jedoch die einzelnen Windungen der Wicklung 30 in den Nuten
12 b aufeinandergelegt werden, beginnen die den Halsteilen 25 näher
liegenden Windungen die schräg verlaufenden Kanten 19 des verbreiterten Teiles
18 zu erfassen und gelangen dann unter die gekrümmte Fläche 28. Wie
insbesondere aus F i g. 10 hervorgeht, bewirkt das Anlegen der innersten
Wickelköpfe 42 der Spule 30
an die schrägen Kanten 19, daß die innersten
Windungen und damit die ganze Spule nach außen gegen den Boden der Nuten 12
b gezogen wird, wodurch der Wickelraum in den Nuten besser ausgenutzt wird.
Da die Nuten 12 radial nach innen verlaufen, würden, wie man leicht sieht, die Windungen
die Tendenz haben, sich radial nach innen aus den entsprechenden Nuten herausdrängen
zu lassen, wenn
die Wickelköpfe unmittelbar in Richtung der die entsprechenden
Nuten verbindenden Sehne verlaufen würden.
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In der gleichen Weise wird, nach weiterer Veränderung des Schwenkwinkels
des Drahtführers 3, die weiteste Spule 29 zu einem Wickelkopf 43 geformt,
der auf die Wickelköpfe 41 und 42 der beiden kleineren Spulen 30, 31 zu liegen
kommt.
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Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leitkörper hängt im einzelnen
von den Abmessungen des Ständerkerns und der Art der jeweils zu wickelnden konzentrischen
Spulen ab. In den F i g. 12, 13 und 14 ist eine abgewandelte Form
eines Leitkörpers dargestellt, der für bestimmte Spulenanordnungen vorteilhaft ist.
Da hier'der Ständerkern 44 einen wesentlich größeren Durchmesser als der Ständerkern
8 bei der vorherigen Ausführungsforin hat, verlaufen die Innenflächen
23 des verbreiterten Abschnittes 18 der Teile 14, 15 des Leitkörpers
10 schräg von der Rippe 24 weg. Vorzugsweise sind nach hinten abstehende
Fortsätze 45 an den Ecken vorgesehen, an denen die schrägen Kanten 19 und
die Seitenkanten 20 der vcrbreiterten Abschnitte 18 zusammenstoßen. Ein weiterer
Fortsatz 46 weist von der Kante 40 der Außenfläche26 nach hinten zum Ständerkern44.
Die Fortsätze 45 und 46 bewirken gemeinsam, daß die Drahtschleife 38, die
sich um die Außenfläche 23 des verbreiterten Teiles 18 legt, von diesem
weiter hinten auf die Außenfläche 27 des Schaftes 17 und des Zwischenabschnittes
28 übergeht als bei der Ausführungsform nach F i g. 5 bis
11. Hierdurch wird verhindert, daß die Wickelköpfe sich am vorderen Teil
des Zwischenstückes 28 in der Nähe der Außenfläche 26 des verbreiterten
Teiles 18 anhäufen.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 12 bis 14 sind die beiden
Teile 14, 15 des Leitkörpers 10 trennbar und werden mit Hilfe von
Nasen 47 am Ständer festgehalten, wobei diese Nasen sich in den Innenraum
13 des Ständerkerns 44 erstrecken und mittels eines Bolzens 48 zusammengehalten
werden. Wie vorher ist der Schaft 17 bei der Ausführungsform
nach
F i g. 12 bis 14 schmäler als die Spulenweite der kleinsten zu wickelnden
Spule, während die Breite des verbreiterten Teiles 18 an seinem inneren Ende
der Weite der größten zu wickelnden Spule entspricht. Die Hinterkanten
32 der Innenflächen 23 des verbreiterten Teiles 18 fluchten
wieder im wesentlichen in Axialrichtung mit den Halsteilen 25 der Nuten12c,
in die die kleinste Spule zu liegen kommt, während die Seitenkanten 20 an ihrer
breitesten Stelle, d. h. an den Fortsätzen 45, axial mit dem Grund
33 der Nuten 12a fluchten, in die die größte Spule gewickelt wird, so daß
die Innenflächen 23 der verbreiterten Teile 18 radial schräg nach
außen verlaufen.
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In F i g. 15 bis 17 ist ein weiterer Leitkörper dargestellt,
der zur Wicklung zweier konzentrischer Spulen in einem Ständerkern 50 dient.
Die kleinere Spule kommt in die Nuten 51a, während die größere Spule in den Nuten
51 b gewickelt wird. Auch hier ist der Schaft 17 schmäler als
die Weite der kleinsten Spule, d. h. der Abstand der Nuten 51
a, während die größte Breite des verbreiterten Teiles 18 im wesentlichen
mit der Weite der größten Spule in den Nuten 51 b übereinstimmt. Wieder
verlaufen die Hinterkanten 19 des verbreiterten Teiles 18 vom Schaft
17 schräg nach vorwärts und außen, wobei die Hinterkanten 32 der Innenflächen
23 etwa axial mit den Halsteilen 25 der Nuten 51
a der kleineren Spule fluchten, während die Seitenkanten 20 an ihrer breitesten
Stelle, d. h. an der Ecke, wo sie mit den schrägen Kanten 19 zusammenstoßen,
in axialer Ausfluchtung mit dem Grund 33 der Nuten 51 b für
die breitere Spule stehen.
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Aus F i g. 17 ist ersichtlich, daß die Innenflächen
23 wieder von der Rippe 24 schräg nach außen verlaufen, um den nötigen Abstand
von der Innenseite 13 des Ständerkerns 50 zu schaffen. Die Außenfläche
26 des verbreiterten Teiles 18 ist wieder im Querschnitt gekrümmt,
was auch für die Außenfläche des Zwischenstückes 28 und die Außenfläche
27 des Schaftes 17 gilt.
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Die axiale Gesamtlänge der Teile 14 und 15 ist ebenso wie die
Breite der verbreiterten Abschnitte 18
an ihrer breitesten Stelle durch die
Breite der Wickelköpfe der größten zu wickelnden Spule bestimmt. Dies sei an einem
Zahlenbeispiel erläutert. Bei einem genuteten Ständerkern mit einem Außendurchmesser
von 150 mm und einem Innendurchmesser von 94 mm, wobei die Wicklung aus vier
Polgruppen mit je drei konzentrischen Spulen bestand, von denen die kleinste
Spule dreiundzwanzig, die mittlere Spule einunddreißig und die größte Spule sechsunddreißig
Windungen hatte, betrug die Gesamtlänge der Leitkörper gemäß, der Erfindung etwa
81 mm und die größte Breite des verbreiterten Abschnittes 18 jedes
Leitkörpers an seiner breitesten Stelle 75 mm, während die Breite jedes Schaftes
31 mm und die Länge jedes Schaftes, 9,5 mm betrug.
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Der erfindungsgemäße Leitkörper für eine Ständerwickelmaschine mit
hin- und hergehendem DrahtfÜhrer gestattet somit zum erstenmal die Wicklung mehrerer
konzentrischer Spulen einer verteilten Wicklung unter Verwendung eines einzigen
Leitkörpers für alle Spulen jeder Polgruppe. Hierbei ist nicht nur die Wicklung
mehrerer konzentrischer Spulen nacheinander möglich, sondern der Leitkörper hält
auch die Spulen von der Innenseite des Ständers weg und drückt die Spulenwindungen,
insbesondere bei den breiteren Spulen, radial nach außen in die Nuten, wodurch eine
größere Windungszahl in die Nuten eingebracht werden kann.