DE1763729A1

DE1763729A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einsetzen axial verlaufender Wicklungen in die Schlitze von Magnetkernen

Info

Publication number: DE1763729A1
Application number: DE19681763729
Authority: DE
Inventors: Duff James Bernard; Mason Lowell Mcafee
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-08-01
Filing date: 1968-07-26
Publication date: 1972-01-13
Also published as: JPS4725606A; GB1189258A; FR1576750A; US3528170A

Description

Dr. Horst Schüler Patentanwalt

β Frankfurt/Main 1 1763729

Taunuastr. 20 Pottfach 3011

25. JUU 873 - 3D-3699

General Electric Company, 1 River Road, Sohenectady, N.Y., USA

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Verfahren und Vorrichtung sun Einsetzen axial verlaufender Wicklungen in die Schlitse von Magnetkernen. ■assKaaasaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaasaaaaaaaaaaaaaaaaaaasaaaaaaa

Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen und Einsetzen axial verlaufender Wicklungsspulen und im besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrich tung sum Herstellen von Wicklungsspulen aus elektrischem Draht und sum axialen Einsetzen der Spulenwindungen in die Schlitse von Kernen von dynamoelektrischen Masohinen.

Bei der Herstellung bestimmter elektrischer Spulen, die aus einselntfn Drahtwindungen gewickelt sind, werden die einseinen Spulenwindungen in axial verlaufenden Sehlitsen untergebracht,

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die innen in Magnetkernen vorgesehen sind. Diese Sehlitae Offnen sich in Bohrungen in den Kernen hinein, die beispielsweise die Bohrungen für den Stator von elektrodynamischen Maschinen sein können. Der Querschnitt der Schiit«Öffnungen ist in allgemeinen eingeengt. Eine heute häufig angewendete Möglichkeit sum Einsetsen der Spulen ist das sogenannte "axiale Einsetzen" der einseinen Spulenwindungen in die Sehlitse der Kerne durch die verhältnismäßig engen Schlitsöffnungen hindurch·

Beim Herstellen und Einsetsen der Spulen für eine vorgegebene Wicklung, beispielsweise für eine Wicklung, die aus einer Anzahl von in einem gewiaaen Vinkelabstand voneinander angeordneten Polepulen besteht, die aus konsentrisch sueinander angeordneten Spulen hergestellt worden sind, werden die einsusetsenden Spulen su Beginn üblicherweise auf Binsetawerkseugen angeordnet. Hieran wird normalerweise ein Spulenende in einen axial verlaufenden Schiits im Einsetswerkseug eIngesetst. Anschließend werden die Seitenteile dieser Spule gleichseitig durch die Schlitsöffnungen an der Kernbohrung hindureh in die Sehlitse eingesetst. Bei einer bekannten Möglichkeit werden die Einsetswerkseuge axial in die Kernbohrung hinein bewegt, um die Seitenteile einer Spule im gansen durch die eingeengten SchlitsOffmmgen hindureh in die Schlitse hinein su drücken. Anschließend werden die Einsetswerkseuge aus der Statorbohrung wieder heraus gesogen und der Statorkern wird »um Einsetsen einer neuen Spule um einen bestimmten Winkelbetrag herum gedreht.

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Dieses Verfahren hat sich nicht als völlig zufriedenstellend erwiesen. Wenn beispielsweise die Seitenteile einer Spule durch die beengten Schiitsöffnungen hindurch in die Schlitze eingesetzt werden, können die einseinen Spulenwindungen geknickt werden, und die Isolation der einseinen Windungen kann Schaden erleiden. Zusätzlich können einige Spulenwindungen wieder in die Kernbohrung zurück fallen, so daß das anschließende Drehen eines Statorkern und auch das Einsetzen weiterer Spulen behindert ist. *

Zum besseren Verständnis sollen diese Schwierigkeiten an Hand der Figur 1 näher erläutert werden. Dort ist gezeigt, wie ein Seitenteil einer Spule 11 durch eine eingeengte Schiit«Öffnung 12 axial in einen bestimmten Sehlits 13 eines mit Schlitzen versehenen Kerns eingeschoben wird. Es sei angenommen, daß es sich bei dem mit Schlitzen versehenen Kern um einen Statorkern 14 handelt, dessen Schlitze mit einer Statorbohrung 15 in Verbindung stehen. Die inneren Schlitzwände und die Kanten an den Stirnflächen des Kerns sind mit einer üblichen elektrischen Isolation 16 oder mit ü-förmigen Isolationsauskleidungen versehen worden. Wenn die Windungen von dem Elnsetswerkzeug 17 in den Schlitz eingesetzt werden, werden die Windungen durch einen Druck eingeschoben, der von einer verhältnismäßig schmalen Schulter 18 des Einsetzworkzeuges auf die Innerste Windung ausgeübt wird. Wenn nun das Werkzeug zusammen mit den Windungen weiter in Rich-

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tung des Pfeiles bewegt wird» (also in Richtung eines bestimmten Kernsohlltses) > berühren die äußerste» Windungen anfänglich den Kern in der Nähe einer Schiit «kante. Diese Stelle ist mit "a" beseichnet worden. Wenn nun das Einsetzwerkzeug weiter axial -nach vorne geschoben wird, werden die Windungen aus der Stellung "a" .fiber "b" bis In die Stellung "c" gedrückt, wahrend die Seitenteile in den Schlitzen angeordnet werden. Dadurch werden die innersten Windungen der Spule um die Schulter 18 herum aus der Stellung "aⁿ in die Stellung ^we, d" gebogen, wenn diese Windungen in der Nähe der Sehlitzdffnung 12 weiter in axialer Richtung gedrückt werden· Hierbei kann die Isolierung zumindest an den Innersten Spulenlagen geknickt oder abgeschabt werden* Ebenso kann auch der Draht selber beschädigt werden. Besonders gefährdet ist die Stelle direkt um die Schulter 18 herum. Bin Orund hierfür mag die Art des Druckes sein, der auf die Windungen in der Nähe der Biegungen ausgeübt wird. Durch diesen Druck kann der Querschnitt der Windungen an dieser Stelle verkleinert werden und außerdem können die Windungen an dieser Stelle rom Werkseug abgeeohliffen werden. Diese Oefahr wird besonders deutlieh, wenn nan an Windungen aus Aluainiutndraht * denkt. Da nun einige der an den Seitenteilen der Spule innen liegenden Windungen direkt an einer Schiit«öffnung 1? angeordnet sind, wenn die Seitenteile in den Schlitz eingesetzt worden sind, können sie «wischen der Statorbohrung und den Eineet»werkzeug eingeklemmt werden und somit das Zurückziehen des Einsetz-

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Werkzeuges aus dem Kern stören. Diese Windungen können aber auch wieder in die Stotorbohrung zurück fallen, wenn das Werkzeug aus der Bohrung heraungezogen worden ist und dann das •Herumdrehen des Stators 3tören. Einige dieser Nachteile und Fehler können so schvmrwiocend werden, daß ein unbrauchbarer Statorkern entsteht, was aber häufig erst entdeckt wird, wenn sämtliche Spulen ber.iiihunc^weine Wicklungen in den Kern eingesetzt worden sind. Dieses i.sfc dann sowohl kost3pislig als auch j zeitraubend.

Eine bevorzugte Ausführungnform der Erfindung beinhaltet nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zum axialen Einsetzen von elektrischen Spulen in die Schlitze eines Magnetkernes, beispielsweise in die Sehlitsfs eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine.

An einer bestimmten Station werden eine oder mehrere Spulen mit einer gewissen Anzahl von Windungen hergestellt und axial auf f bestimmte Schlitze eines Magnetkerns hin geschoben, der in einer zwaiten Station starr gehaltert ist. Hiercu werden Werden Werkzeuge vorwendet, die gekrümmte Wandteile aufweisen, die unter Druck an einigen der Spuloawindungen anliegen. Anschließend werden die Seitenteile der Spulen von den Werkzeugen durch die zugehörigen Schiit^öffnungen im Korn in bestimmte Schlitze oingosctist. Dabi'i trot«« di*.i r;ekrünatiteif! WandteiIo an einer Stirn-

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flache des Kerns in die Schlitze ein, während der Kern genau gegenüber der ersten Station starr gehaltert ist. Wenn die Seitenteile der Spulen eingesetzt werden, werden die einseinen Windungen von den gekrümmten Seitenteilen weg in die Sehlitze hinein gedrückt, wobei die gekrümmten Wandteile ebenfalls in die Schlitzöffnungen hinein passen.

Direkt hinter den gekrümmten Wandteilen folgen Wandabschnitte, die von den gekrümmten Wandteilen sowohl axial als auch radial weg abgeschrägt sind und mit den gekrümmten Wandteilen zusammenwirken und ebenfalls dafür sorgen, daß die einseinen Windungen beim axialen Einsetzen der Spulen in bestimmte Schlitze an diesen Stellen nicht zu stark gebogen werden. Diese Wandabschnitte stellen außerdem sicher, daß zwischen dem Einsetzwerkzeug und den entsprechenden Windungsteilen einer Spule bein Einsetzen der Spule in einen Schlitz kein merklicher Schlupf auftritt, wenn die Windungsteile von den Schlitzöffnungen weggedrückt werden, so daß die möglich· Gefahr einer Beschädigung der Drahtisolation oder der Drähte selber sehr klein gemacht 1st. Dieses ist besonders dann wichtig, wenn die Drähte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen und die Isolation nicht abriebfest ist. Zusätzlich ist das Zurückziehen der Werkzeugwandabschnitte aus den Schlitzen und den zugehörigen Schlitz-Öffnungen erleichtert, ohne daß einzelne Spulenwindungen durch die Schlitzöffnungen zurück fallen und dann entweder das Zurück-

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ziehen eines Einsetzwerkzeuges oder das Herumdrehen des Statorkernes um einen vorgegebenen Winkelbetrag zum Einsetzen einer neuen Spule stören. Bei manchen Anwendungen können die Spulenwindungen bein axialen Einsetsen der Spulen so stark zurück gedruckt werden, daß in die gleichen Schiitse zusätzliche Spulen eingesetzt werden können, ohne daft die Seitenteile einer Spule susätslioh zusammengedrückt werden müssen.

Wenn es erwünscht ist, den Kern um vorgegebene Winkelbeträge herumzudrehen, kann dieses leicht dadurch erreicht werden, daß man den Kern suerst radial aus der «weiten Station herausbewegt, daß man anschließend den Kern um den vorgegebenen Winkelbetrag herumdreht und daß man anschließend den Kern wieder in die zweite Station hinein bewegt, so daß bestimmte Schlitze der ersten Station genau gegenüber liegen und daß zusätzliche Spulen axial in den Kern eingesetzt werden können.

Xm folgenden soll die Erfindung anhand eines bevorzugten f

Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Figur 1 zeigt vergrößert einen Seitenteil einer Wicklungs -spule, die in einen Schlitz eingesetzt ist, um zu zeigen, wie bisher Spulen in Schlitze von Nagnetkernen eingesetzt wurden.

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Figur 2 ist eine perspektivische Teilansioht und seigt Einselheiten einer erfindungsgenäfien Vorrichtung, alt der elektrische Spulen in Kernsehlitsen eingesetzt werden können. Insbesondere ist dargestellt, wie Gruppen τοη Spulen in einen gesehlitsten Magnetkern eingesetzt werden können wie belspiels -weise in dem dargestellten Statorkern eines einphasigen Elektromotors.

st Figur 3 1st eine perspektivische Teilansicht bestirnter Einselheiten der Vorrichtung in Figur 2. Insbesondere sind die bereits gewiekelten Spulen dargestellt und welche Lage sie direkt vor de» Einsetzen la die Schlltse der entsprechenden Magnetkerne einnehmen.

Figur 4 ist eine perspektivische Teilansioht aus der hervorgeht, wie «ines der Werkzeuge sum Transportieren und Einsetsen der Spulen ausgebildet 1st', die in der Torrichtung nach Figur 3 vorgesehen sind.

Figur 5 ssigt vergröÄert die Vorderkante des wcrkseug·* sua Traneportieren und Einsetzen der Spulen des Verkseuges nach Figur H.

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Figur 6 ist eine perspektivische Teilansicht und ceigt, wie die bereite gewickelten Spulen von der erfindunga -genäßen Vorrichtung in bestirnte axial verlaufende Schlitze eingesetzt wird.

Figur 7 ist eine schematise!» Schnittanzicht eines der ausgewählten Schlitze und zeigt wie von den Einsetzworkzeugen die Seitenteile der Spulen in die Schlitze eingesetzt werden.

Figur 8 ist eine perspektivische Ansicht zu« überführen und Einsetzen einer einsigen Spule im ausgefahrenen Zustand. Die Seitenteile dieser einen Spule sind bereits in den Schlitzen für diese Spule angeordnet.

Figur 9 ist eine Endansieht der Halterung für den Stator sowie des zugehOrenden Revolvers aus der Vorrichtung nach Figur 1. Diese Bestandteile werden dazu verwendet, die Lage des Stators einzustellen. Die Werkzeuge zum Einsetzen der Spule sind in ihrer ausgefahrenen Stellung dargestellt, während die bereits eingesetzten Spulen aus Gründen der Klarheit weggelassen worden sind.

Figur 10 ist eine perspektivische Ansicht einiger Einzelteile aus den Figurne 1 und 9, mit denen die Stellung des Stators eingestellt wird.

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Figur 11 ist eine Seitenansicht eines Teiles der Vorrichtung nach Figur I₄ aus der eine Möglichkeit hervorgeht, wie die Halterung für den Stator und den Revolver und die damit Busammenwirkenden Einselteile wie beispielsweise die Vorrichtung sun Zurückhalten der Drfihte sur richtigen Zeit betätigt werden können.

In den Figuren ist dargestellt, wie elektrische Spulen erfindungBgemäß axial in den Magnetkern 14 einer dynamo elektrischen Maschine eingesetzt werden kann. Dieser Kern ist so ausgebildet, wie es in der Figur 1 bereits erlÄutert wurde. In dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stator -kern 36 Sohlitse 13 auf, die in gleichmäßigen Abständen voneinander angeorndet sind. Diese Schiitse 13 können mindestens ein« verteilte Wicklung aufnehmen. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist geieigt, wie drei konsentrisch angeordnete elektrische Spulen 21, 22 und (von Innen nach Außen aufgesählt) in Statorsohlitfce eingesetet werden können, die jeweils 4, 6 oder 8 Kemslhne 19 umfassen. Dadurch wird eine vierpolige Spulenanordnung erreicht. Diese vierpolige Spulenanordnung ist nur als Beispiel dargestellt. Der Durchechnittsfaehmann kann aus der Beschreibung entnehmen, dad die Erfindung auf das linsetsen von einer oder mehrerer elektrischen Spulen anwendbar ist, die axial in gesohlitste Magnetbauteile eingesetzt werden sollen, daß

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also die Erfindung nicht auf das dargestellte Außführungsbeispiel mit 36 Schlitzen und vier Polen beschränkt ist.

Die bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in Verbindung mit einer Vorrichtung geschrieben, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann. Im besonderen soll zu Beginn auf die Figur 2 Bezug genommen werden. Zu Beginn wird die erforderliche Anzahl von Wicklungen hergestellt, von denen jede eine vorgegebene Windungszahl auf- % weist. Diese Wicklung werden an einer Stelle, die mit A bezeichnet ist, aus einem elektrisch isolierten Draht gewickelt· Dieses kann auf irgend eine bekannte Weiee durchgeführt werden. Man kann hierzu beispielsweise einen Spulen -kern 21 verwenden, der wie ein Ausleger gehaltert ist. Weiterhin kann man hierzu eine Drahtzuführung 26 verwenden, die drehbar an einem axial bewegbaren Schlitten 27 montiert ist» der auf einem Maschinenrahmen 28 hin und her bewegbar ist. Die Drahtzuführung weist ein Führungsrad auf, das drehbar an einem Flansch 29 des Zahnringes 31 montiert ist. Der Draht läuft über dieses Führungsrad hinweg. Die Spulen 21 bis 23 werden dadurch hergestellt, daß man den Schlitten 27 aus der gestrichelt dargestellten Stellung C in axialer Richtung vom freien Ende der Wickelform 24 wegschiebt, während die Drahtzuführung um den Wickeldom herumrotiert, so daß der Draht dicht auf dem Wickeldorn aufgewickelt wird, wie es

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dargestellt ist. Un die Anzahl der Windungen in jeder Wicklung zu regulieren, kann man einen Zähler vorsehen, der nicht dargestellt ist. Die dargestellte Ausführungsform enthält einen langgestreckt ausgebildeten feststehenden Bauteil der sich axial in Richtung der Stellung B erstreckt. Das freie Ende des Bauteils 32 ist mit einem Schlüssel 33 versehen, der in einen bestimmten Schlitz des Kernes 14 hineinpaßt, so daß die richtige Justierung in axialer Richtung zwischen A ™ und B gewährleistet ist. Neben dem Bauteil 32 kann noch eine Versteifung 35 befestigt sein, um die Steifheit des Bauteils 32 ssu erhöhen. Zusätzlich kann der Draht von einer Vorratsspule her ( nicht geneigt ) vom Ende des Rahmens axial der Vorrichtung zugeführt werden. Dann läuft der Draht durch einen rohrförmigen Durchgang 3Ί und die Rille des Pührungsrades und durch eine geschlitzte Drahtführung 36 hindurch, die mit dem Zahnring 34 durch die Gabel 37 rotiert*

fc Wenra die Spule fertig gewickelt und die DrahtZuführung zurückgezogen worden ist läßt man den Spulendorn zusammenfallen, so daß die Spulen freigegeben werden. Wie dieses durchgeführt werden kann, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Dann werden die Spulen von der Stelle A zur Stelle B überführt, (am besten der Figur 3 zu entnehmen) an der der Stator gehaltert ist. An der Stelle B werden die Spulen axial in bestimmte Kernechlitze eingesetzt. Um dieses zu

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bevrirken isfc eine Einsetzvorrichtung vorgesehen, die mehrere langgestreckt ausgebildete Werkzeuge aufweist, die in einer rohrförmigen Muffe % (siehe Figur 2) montiert 3ind. Diese rohrförmige Muffe 36 ist den Gehäuse 37 zugeordnet. Die Werkzeuge weisen Unterteilung stücke 42, 43 auf, die in Querrichtung gekrümmt sind und die als Teil des Wickeldorns dienen. Weiterhin sind die Werkzeuge mit getrennten Stoßelementen IiG₃ 4? und 40 versehen (siehe Figur 3 und 6), die an den einzelnen Windungen einer Lage der Wickelköpfe 51 für die entsprechenden Spulen angreifen, die eingesetzt v/erden sollen. In der dargestellten Ausführungsform sind dieses drei Spulen. Jedes dieser Stoßelernente enthält einen Kanal 49, in den die einzelnen Windungen einer Lage dor Windungsenden 51 hineinpassen, und dieser Kanal endet in einer querverlaufenden Schulter 52 (Figur 4 und 6), die an der innen liegenden Windung der Wicklungsenden 51 angreift.

Die Werkzeuge der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nun mit Ansätzen53 versehen, deren vorderer Abschnitt 5¹I eine stetige und hochpolierte gekrümmte Oberfläche aufweinen, die noch aus dem Kanal Ί9 herausragen. Wie am booten au3 Figur 5 hervorgeht, ist das radial ganz außen liegende Gebiet 56 so dimensioniert, daß es von dor Stirnfläche des Kernes 14 her, die nach der Stelle A blickt, in einen StatorkernachlitK eingeschoben worden kann, während da:; Gebiet 57 ßo dimenoioniert iut, daß ee axial

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in die zugehörige Schlitzöffnung hineinpasst. Im besonderen ist die Abmessung W2 des Gebietes 57 in Querrichtung kleiner als die Abmessung Wl des Gebietes 56, und die Abschnitte sind vorzugsweise so dimensioniert, daß zwischen ihnen und den danebenliegenden Wänden des Statorkerns ein gewisses Spiel herrscht. Wenn man beispielsweise einen Kern betrachtet, dessen

^ Schlitzöffnung eine nominale Breite von etwa 2,3 mm aufweist, liegt die Abmessung V/2 vorzugsweise in der Gegend von 1,4 mm. Dann ist das Spiel zwischen der Abmessung W2 und dem Schlitz so groß, daß einzelne Windungen zwischen der Verlängerung und den isolierten Schlitzwänden nicht eingeklemmt werden können. Die Stoßelemente sind im dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Teilen eines harten Metalles wie beispielsweise aus Stahl zusammengesetzt worden. Diese Elemente können aber auch aus einem einzigen Stück hergestellt werden. Wenn man jedoch zumindest die Ansätze 53 getrennt herstellt und die Ansätze in

P einer Vertiefung 58 (Figur 4) befestigt, ist es möglich, diesen Einzelteil aus einem gehärteten verschleisfesten Material herzustellen, beispielsweise aus einem ölgehärteten Werkzeugstahl, so daß man nicht mehr das ganze Einsetzwerkzeug, sondern nur noch die Ansätze auszutauschen braucht, wenn dieses notwendig wird, also beispielsweise dann, wenn ein Kern mit einer anderen Schiit^ausbildung mit Wicklungen versehen werden soll. Der dargestellte Ansatz 53 kann daher leicht durch andere Anaätze ersetzt werden, deren Querschnitt den Querschnitten der Schlitze angepaßt iat.

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Wenn die einzelnen Wicklungen in einen Statorkern überführt werden sollen, werden die Uhterteilungsstttcke 42, *t3 axial über die nächsten benachbarten Wicklungen 21,22 geschoben, und die WerkBeugbeatandteile werden an einigen der Windungen an den vorderen Gebiet 5ft der Verlängerungen und der anschließenden Schulter angedrückt. Die Werkzeuge und die Wicklungen werden dann als ganzes in axialer Richtung den Bauteil 31 entlang sur Stelle B bewegt, bis die vorderste Wicklung 31 neben den Stator- g kern 1*4 angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die Einsselteile des Werkzeugs, die der Wicklung 21 zugeordnet sind, einen Augenblick stehen, so daß die Wicklungen 22 und 23 der Reihe nach gegenüber der Wicklung 21 in die richtige radiale Stellung gebracht werden können, wie es in der Figur 3 dargestellt ist.

Wenn dieses geschieht, werden die Drahtzuführung 26 und der Schlitten 27 an einen Ort neben der Stelle B gebracht, der in der Figur 1 gestrichelt dargestellt ist. Dadurch wird verhindert, daß der Draht von der Drahtzuführung während der Oberführung der Wicklung sur Stelle B abgezogen wird, und außerdem wird der I Draht an den Wicklungen in eine Lage gebracht, in der er in der Nähe der Stelle B festgehalten werden kann. Dann kann man mit dem Wickeln einer anderen Spule beginnen, sofern dieses gewünscht ist. Dieses wird noch näher erörtert.

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Wenn die Werkzeuge in axialer Richtung weitergeschoben werden, wie es in den Figuren 6 und 7 dargestellt ißt, werden die äußersten Lagen einer Wicklung gegen die Schutzisolation . 16 gedruckt, während die innersten Lagen nach unten gedrückt werden, so daß sie am rückwertigen Gebiet 59 des Ansatzes 53 anliegen, das unmittelbar hinter den gekrümmten Wandteil 54 liegt. Dieses kann man am besten in Figur 7 beobachten, wenn man die Stellungen dieser Teile miteinander vergleicht, die einmal in gebrochenen Linien und zum anderen ausgezogenen Linien dargestellt sind* Wie man der Figur 7 entnehmen kann, werden die inneren Windungen aufgrund des gekrümmten glatten Verlaufes des Gebietes 54 und seines Oberganges mit dem Gebiet 59 nicht stärker bleibend umgebogen, als es erwünscht ist. Um dieses sicher zu stellen, sollte die Krümmung des gekrümmten Gebietes 54, sofern diese Krümmung durch einen Kreis beschrieben werden kann, einen Radius Rl von mindestens 3 mm oder mehr aufweisen. Um weiterhin zu verhindern, daß die einzelnen Windungen zu stark gebogen werden, kann nan das rückwertige Gebiet in axialer und radialer Richtung vom Gebiet 54 weg abschrägen, und zwar um beispielsweise 5 Grad gegenüber der Horizontale.

Wenn die Seitenteile der Wicklung von den Werkzeugen in die Schlitze eingesetzt werden, üben die Ansätzeauf die Windungen einen Druck aus, der von den Schiit»öffnungen weg -gerichtet ist, ohne daß ein Gleiten zwischen dem Ansatz

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und dsn Wicklungen sustande kommt , und zwar trotz des Druckes der an den Gebieten 54 und 59 herrscht. Daher wird die Drahtisolation auch dann nicht beeinträchtigt ₃ wenn sie aus einem Material mit einer verhältnismäßig niedrig Abriebfestigkeit besteht. Außerdem wird auch die Wahrscheinlichkeit kleiner daß Drähte aus einem verhältnismäßig duktilen Material wie beispielsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen an dieser Stelle gereckt und damit dünner werden.

Wenn die einzelnen Wicklungsspulen eingesetzt werden, laufen die freien Enden der Unterteilungsstücke 42, 43 und die Stoßelemente 47 und 48 in die Bohrung des Magnetkerns hinein. Die Unterteilungsstücke bleiben dann radial ausgerichtet sum feststehenden Bauteil 31 an der anderen Stirnfläche des Kerns stehen, und die Stoßelemente laufen noch axial über diese Stelle hinaus. Wenn die Wicklungsspulen richtig in die Schlitze eingesetzt worden sind, wenn sie also die in Pigur 8 dargestellte I*age einnehmen, werden die Werkzeuge aus dem f Kern und ihrer ausgefahrenen Stellung bsi B zurückgezogen und in die Stellung A (Figur 1) zurückgebracht, so daß eine weitere Gruppe von Wieklungsspulen hergestellt, überführt und eingesetzt werden kann. Da die Gebiete 54 gekrümmt und die Gebiete 59 abgeschrägt sind, ist das Zurückziehen dor Verlängerungen aus den Schlitzen, den Schlitzöffnungen und der Bohrung leicht möglich, ohne daß der Druck der Seitenteile der Wicklung im Schlitz gestört wird«. Wie man der Figur 8 entnimmt, 3ind die

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Ansätze 53 vorzugsweise so lang, daß sie nach hinten über die Endteile der Wicklung herausragen, wenn die Werkzeuge ganz ausgefahren sind* Diese Maßnahme und auch die Ausbildung der hinteren Kante als gekrümmte Fläche stellt sicher, daß während des Zurückziehens der Werkzeuge aus dem Kern zwischen den Werkzeugen und den rückwärtigen Wicklungsenden möglichst wenig Störungen auftreten.

Beim Einsetzen der Wicklungsspulen auf diese Art ist es zwar unwahrscheinllich geworden, daß die einzelnen Windungen in der Nähe der Schlitzöffnungen aus den Schlitzöffnungen heraus in die Statorbohrung hineinrutschen. Ausgeschlossen ist dieses jedoch nicht. Bei manchen Anwendungen werden die Windungen in den Schlitzen ausreichend zurückgedrückt, so daß anschließend weitere Spulen in den gleichen Schlitz eingesetzt werden können, ohne daß die Seitenteile dieser Spulen in den Schlitzen weiterhin zusammengedrückt werden müssen. Eine solche zusätzliche Spule, die in den gleichen Schlitz eingesetzt wird, kann beispielsweise eine Spule für eine zweite Phase sein. Darüber hinaus erfolgt die Oberführung der Spulen zum Magnetkern und das Einsetzen wirtschaftlich und schnell. Nan braucht beispielsweise für die zwei Spulen 21 bis 23 mit 32, 42 und 48 Windungen nur etwa 2 Sekunden.

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Xn den Figuren 1, 3» 9 und Io ist eine Anordnung zur Halterung des Kernes lH an der Stelle B dargestellt, mit der der Kern um vorgegebene Winkelbeträge herum gedreht werden kann. Hierzu ist in einer Grundplatte 6i ein senkrecht stehender Mechanismus derart montiert, daß er in Querrichtung oder in radialer Richtung hin und her bewegbar ist. Die Grundplatte 61 ist am Hahnen 28 angebracht.

E*ne Wand 62 ist mit einer Vertiefung 63 versehen, in der *

die Wicklungsenden der bereits in den Kern eingesetzten Spulen hineinpaßt. Die Wand 62 weist ein axial verlaufendes Gebiet auf, an dem ein Dorn 6*1 abnehmbar montiert ist.Der Dorn 6k ist mit einer teilweise zylindrischen Außenfläche versehen, die in die Bohrung des Kernes 1*1 hineinpaßt, so daß der Kern 14 auf dem Dorn gehaltert werden kann. Die Viand 62 und der Dorn 6k sind mit gegenüberliegenden öffnungen versehen, die so gekrümmt sind, daß die Werkzeuge und der Bauteil 32 durch die beiden Öffnungen hindurchgehen können, wenn sie in die Bohrung des Kerns eingeschoben werden, während f die Werkzeuge gleichzeitig zusätzlich unterstützt werden, da das Element HZ auf den Dorn 6¹» gleitet. An einer feststehenden Halterung 73 des Rahmens 28 sind seitlich des Mechanismus »wei Arme 71 und 72 schwenkbar angelenkt, die voneinander einen gewissen Abstand aufweisen und von dem Wickeldorn 24 entfernt liegen. Diese beiden Arme können zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung hin und her bewegt

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werden (siehe Figur 9)· Wenn die beiden Arme in der geschlossenen Stellung sind, weisen sie einen kleinen Axialabstand von der Stirnfläche des Kerns auf. Dieses gilt jedoch nicht während des Einsetzens der Wicklungspulen in bestimmte Schlitze, denn dann wird auf die Arme vom Statorkern ein axial gerichteter Druck ausgeübt, der von dem EinsetζVorgang herrührt. Xn allen anderen Fällen ist der Kern gegenüber den Armen auch dann bewegbar, wenn sich die Arme in der geschlossenen Stellung befinden, so daß der Kern um die richtigen Winkelbeträge herumgedreht werden kann. In der offenen Stellung geben die Arme den Kern frei, so daß der Kern aus dem Mechanismus herangenommen werden kann. Diese Arme können durch irgendeine passende Vorrichtung zwischen den beiden Stellungen hin und her bewegt werden, um einen fertigen Kern 14 herauszunehmen, in den alle Spulen eingestzt sind, also beispielsweise im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Spulengruppen ( nicht gezeigt) und um einen anderen Kern auf den Dorn aufzusetzen. Zu diesem Zweck ist ein Luftzylinder 74 vorgesehen ( siehe Figur Io), der automatisch am Ende eines vollständigen Arbeitsablaufes betätigt wird, nachdem alle Spulen in den Kern eingesetzt sind, so daß die Arme gleichzeitig verschwenkt werden.

Wenn bei der dargestellten AusfOhrungsform alle Spulen 21 bis 23 einer bestimmten Spulengruppe eingesetzt sind,

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werden die Werkzeuge in ihre Stellung A zurückgezogen und der Schlitten 27 dreht seine Bewegungsrichtung um und geht durch sine Mittelstellung C ( Figur 2 ) hindurch. Dort wird mit dem Herstellen der nächsten Spulengruppe begonnen.Die Drehriöhtung der Drahtzuführung 26 wird während der Her~ stellung der nächsten Spulengruppe automatisch umgekehrt, so daß sich Spulen für einen Pol mit einer Polarität ergeben,

die der Polarität des Poles entgegengesetzt ist, für den m

die Spulen in die Kernschlitze gerade eingesetzt wurden.

Wenn dia Drahtzuführung 26 in der Nähe der Stelle C steht und die Werkzeuge vom Kern lh zurückgezogen worden sind, wird der Mechanismus 6o in Querrichtung bewegt, so daß der Kern vom Bauteil 32 freikommt. Anschließend wird der Kern ism einen vorgegebenen liinkelbetrag herumgedreht, so daß er die Spulengruppe für den nächsten Pol aufnehmen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kern um l8o elektrische Grad oder um 9o mechanische Grade herumgedreht»

Anschließend werden der Mechanismus 6o und der Kern lh '

wieder in die Stellung B gebracht, in der sie sich gegenüber liegenj so daß die nächsten Spulen eingesetzt werden können.

In der dargestellten Aus führungshorn! werden auf folgende Weis© der Mechanismus 6o in Querrichtung verschoben und der Kern lh um einen bestimmten Winkelbetrag hsrustigedreht. Die Wand ά&α Mechanismus 60 weist eine zweite Vertiefung 76 auf,

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in der ein Zahnrad 77 und ein Nookenring 78 untergebracht sind. Der Nockenring 78 wird von einem Kreisring 79> der an der Wand angebracht ist, gegen die Seite des Zahnrades 77 gedrückt. Unterhalb des Zahnrades 77 geht eine hin und herbewegbare Zahnstange 75 hinduroh, (siehe Figur io), die von einem Luftzylin* der 87 ( Figur Io) fest gegen einen L-fönaigen Ansatz 88 gedrückt ist, der an der Wand 62 angebracht ist. Der Luft-

_ zylinder 87 ist mit der Zahnstange am Zahnstangenende 86 verbunden. Dadurch wird der ganze Mechanismus 6o gegen einen Anschlag 85 gedrückt, der mit einem Gewinde versehen ist. Der Anschlag 85 sorgt dafür, daß der Mechanismus 6o und damit der Kern 14 gegenüber der Verlängerung 32 richtig justiert ist. Wenn man den Luftzylinder betätigt, wird die Zahnstange zu Beginn in Figur Io nach rechts bewegt. Eine Feder 89, die zwischen der Platte 62, die starr an der Grundplatte 61 befestigt ist, und dem Ende des Mechanismus 6o unter Druck gehaltert wird, drückt

w den Mechanismus So in Querrichtung von der Platte 61 a weg, bis das andere Ende des Mechanismus 6o die Seite 61b der Grundplatte 61 trifft ( siehe Figur lo). Dadurch kommen del4 von der Verlängerung 32 frei, so daß der Stator herumgedreht werden kann· Es genügt normalerweise eine Verschiebung um etwa 3 Milimeter in Querrichtung, um den Statorkern von der Nase 33 der Verlängerung 32 wegzuschieben.

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Wenn die Zahnstange weiter in Richtung der Pfeile in Figur geschoben wird ( also vom Ansät« 88 weg ) wird das Zahnrad im entgegengesetzten Uhrzeigersinn herumgedreht. Diese Drehbewegung wird über eine Klinke 81 auf den Kern 14 übertragen, die an der Seite des Zahnrades 77 angebracht und federnd in ©ine Vertiefung 82 eingedrückt ist. Diese Vertiefung und die Klinke sind so ausgebildet, daß die Klinke in der Vertiefung inn dieser Drehrichtung einrastet. In der anderen Drehrichtung g rastet die Klinke dagegen in der Vertiefung 82 nicht ein, so daß eine Ratschenwirkung vorhanden ist. Die Anzahl der Vertiefung 82 sowie ihr gegenseitiger Abstand entspricht der Zahl der gewünschten Winkelschritte, um die der Kern herumgedreht werden soll, im dargestellten Ausführungsbeispiel also vier. Der Kern dreht sich mit dem Hockenring 78 herum, da er vom Stift 84 am Nockenring 78 mitgenommen wird ( siehe Figur 1 und 3)* Da der Kern 14 mit den Armen 71 und 72 nur lose in Berührung steht, wird die Drehbewegung des Kernes Ik auf dem Dorn 64 von den Armen 71 und 72 nicht behindert. f

Wenn der Kern 14 um den richtigen Winkelschritt herumgedreht worden ist, wird die Zahnstange 75 angehalten und wieder zurück gebracht. Hiersu kann man beispielsweise einen gewöhnlichen Schalter 9o verwenden, der unterhalb des Zahnstangenendes angebracht und von diesem Ende betätigt wird. Mit diesem Schalter kann man den Luftdruck im Zylinder 87 umkehren, so daß der Kolben des Zylinders in der Figur Io nach links

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gedrttckt wird. Die Zahnstange wird dann vom Zylinder weggedrückt, bis sie wieder am Ansatz 88 anschlägt. Dabei wird das Zahnrad 77 im Uhrzeigersinn herumgedreht und in seine Ausgangsstellung gebracht. Wenn man die Zahnstange 75 weiterbewegt, wird der Mechanismus 6o gegen den Anschlag 75 zurück gedrückt, so daß er wieder gegenüber den Werkseugen die richtige Stellung einnimmt, während er gleichzeitig die Schraubenfeder 89 zusammendrückt. Während dieses Vorganges kann man eine Drehbewegung leicht durch eine Sperrklinke unterbinden, die am Kreisring 79 angebracht ist. Diese Sperrklinke kann in eine Vertiefung 91 a in der Außenfläche des Noekenringes 78 federnd vorgespannt sein, die gegenüber der Vertiefung 82 den richtigen Winkelabstand aufweist.

Der Mechanismus 6o wird somit in seine Ausgangsstellung bei B gebracht, und die Nase 33 der Verlängerung 32 greift an einem anderen Schlitz des Kernes lH an, so daß die nächsten Spulen zum Kern gebracht und eingesetzt werden können. Man kann einen Mikroschalter 97 dazu verwenden, anzuzeigen, daß die Drehschritte richtig ausgeführt worden sind.Dieser Mikroschalter 97 kann mit vier Nuten zusammenwirken, die im richtigen Abstand voneinander an der Außenfläche des Noekenringes 78 angebracht sind. Dieser Schalter kann mit dem Netz verbunden bleiben und die ganze Vorrichtung abschalten, wenn der Kern einmal nicht um den richtigen Winkelbetrag herumgedreht worden ist. Dadurch wird das Heranführen und Einsetzen zusätzlicher Spulen unterbunden.

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Die Durchschritte für dan Kern können im richtigen Zeitpunkt automatisch eingeleitet worden. Hierzu ist auf dem Schlitten 27 eine ftoekenst&nge 92 montiert ( siehe Figur 11), die mit einem Stößel 93 jsusaismenwlrkt. Dieser Stößel ist mit dem Ventil 94 des Zylinders 8? verbunden, wenn sich der Schlitten der Stellung B nähert. Das Ventil sollte jedoch erst betätigt werden, nachdem die Wsrkseuge aus dem Kern herausgesogen worden sind.

Während der Kern um die bestimmten Winkelschritte herumgedreht wird, kann die Drahtaufuhrung 2k gleichzeitig zurück gesogen a©in₃ um mit der Herstellung weiterer Spulen etwa in der Stellung C aus Figur 1 ku beginnen. In der Nähe der Stellung B kann man einen Kienmechanismus lol zum Festhalten des Drahtes zwischen der Drahtzuführung 26 und den eingesetzten Spulen 21 bis 23 vorsehen, um das Wickeln der nächsten Spulen zu beginnen. Die Klemmvorrichtung lol weist zwei schwenkbare angelenkte Klemmbacken io2 und Io3 auf, die vom Luftaylinder io^ auseinander gedrückt werden, wenn die Drahtzuführung 26 nach vorne in die Mähe der Stellung B geschoben ist. um dieses zu erreichen, ist ein Stößel 96 ( Figur il) vorgesehen, der von der Nocktmatange S>2 betätigt wird und seinerseits einen Mikro-3eha!fc©E* und da» Luftventil für den Zylinder Io4 betätigt. Wenn die Klemmvorrichtung loi verwendet wird, sollte die Drahtzuführung 26 innerhalb von Io Grad von der Achse der Verlängerung 32 anhalten, um sicher zu sein, daß der Draht

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zwischen den Klemmbacken eingeklemmt ist, da die geschlossene Stellung der Klemmbacken in einer horizontalen Ebene mit diener Achse liegt.

Bei dem in der AusfUhrungsform dargestellten Kern wird das Heranführen der Spulen, das Einsetzen der Spulen, das Herumdrehen des Kerns und das Wickeln der nächsen Spulen, wie es oben beschrieben wurde, vier mal wiederholt, bis die Spulen für alle vier Pole in die Sehlitze des dargestellten Statorkernes eingesetzt sind. Am Ende dieser Vorgänge kann die Klemmvorrichtung lol noch einmal betätigt werden, um den Draht zu haltern, wenn er entweder automatisch oder von Hand zwischen den bereits eingesetzten Spulen und der Klemmvorrichtung lol durchgeschnitten wird. Wenn der Draht automatisch durchgeschnitten werden soll, kann man neben der Klemmvorrichtung lol eine normale Schneidvorrichtung anordnen ( nicht gezeigt) die vom Schalter 98 ( Figur 9) betätigt wird. Der Schalter 98 wird dabei von einem Stößel betätigt, der außen auf dem Nockenring 78 gleitet. Ein dritter Schalter mit Stößel 99, der ebenfalls mit der Außenfläche des Nockenringes 78 zusammenwirkt, kann zum automatischen Offnen der Arme 71 und 72 verwendet werden. Die Winkelstellung des Nockenringes bestimmt daher die Schaltpunkte der Schalter 97,98 und 99«Dieser Nockenring wird einmal ganz herum gedreht, wenn in der Vorrichtung der Reihe nach alle die Vorgänge ablaufen, die zur Herstellung

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eines fertigen Statorlcerns erforderlich sind. Die genaue Anzahl und die Winkelstellungen der verschiedenen Vertiefungen und Nuten im Nockenring 78, die zur Durchführung der beschriebenen Vorgänge erforderlich sind, wird durch die Anzahl der Spulengruppen bestimmt, die in den Kern eingesetzt werden sollen.

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Claims

Patentansprttche

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ill Verfahren zum Einsetzen mindestens einer elektrischen Spule, die aus einer Anzahl von Drahtwindungen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einer ersten Station zumindest eine Spule aus einer Anzahl von Drahtwindungen hergestellt wird, die Seitenteile aufweist, die bestimmten Schlitzen in einem geschlitzten Magnetkern anpaßbar sind, der eine Bohrung aufweist, die über Schlitzeingänge mit den Schlitzen in Verbindung steht, wobei die Spule Endteile aufweist, die nach dem Einsetzen aus den Schlitzen herausragen, daß dann die Spule mit Einsetzwerkzeugen an eine zweite Stelle in der Nähe der Schlitze des Kerns gebracht wird, die gekrümmte Wandteile aufweisen und an einigen Spulenwindungen angreifen, und außerdem von einer bestimmten Kernstirnfläche her in die Schlitze einschiebbar sind, und daß dann die Seitenteile der Spule axial in die ausgwählten Schlitze eingesetzt werden, während der Kern an der zweiten Stelle starr gehaltert ist, wobei die gekrümmten Wandteile der Werkzeuge von der Kernstirnfläche her in die Schlitze eintreten und gleichzeitig die Seitenteile der Spule von den Schlitzöffnungen wegdrücken.

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So Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge schräg verlaufende Abschnitte aufweisen, die auf die vorne liegenden gekrümmten Wandteile folgen, so daß während des überführens der Spulen zur zweiten Stelle und während des Einsetzens der Spule ©ine zu starke Verbiegung der einzelnen Spulenwindungen an diesen Stellen vermieden wird, und daß die schräg verlaufenden Abschnitte und die gekrümmten Wandteile der Werkzeuge nach ^j dein Einsetzen der Seitenteile der Spule wieder in axialer Richtung aus den ausgewählten Schlitzen herausgezogen werden, wobei die schräg verlaufenden Abschnitte und die gekrümmten Wandteile das Herausziehen der Werkzeuge aus den ausgewählten Schlitten erleichtern.

3= Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß nach dem Einsetzen der Seitonteile der Spule und nach dem Zurückziehen der gekrümmten Vi and teile aus den ausgewählten Schlitzen der Kern an der zweiten Stelle freigegeben wird, in radialer Richtung verschoben wird, anschließend um einen bestimmten Winkelbetrag herumgedreht wird und zum Schluß zum Einsetzen weiterer Spulen in zusätzliche Kernschlitze wieder radial zur zweiten Stelle zurückbewegt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Stelle eine zusätzliche Spule hergestellt wird, wobei ein Teil des Drahtes zwischen der in ausgewählte Schlitze eingesetzten Spule und der zusätzlichen Spule zurückgehalten wird, der jedoch zur Herstellung der ganzen zusätzlichen Spule nicht ausreicht, so daß der Anfang der Herstellung der zusätzlichen Spule erleichtert wird und dieser Drahtteil während des Herumdrehens des Kerns um einen vorgegebenen Winkelbetrag frei ist.

5. Vorrichtung zum axialen Einsetzen der Seitenteile von mindestens einer elektrischen Spule, die aus Draht gewickelt ist, in ausgewählte axial verlaufende Schlitze eines Magnetkerns, bei dem die Schlitze über zugehörige Schlitzöffnungen mit einer !Anfangsfläche in Verbindung stehen, mit einer Vorrichtung zum überführen der Spule zum Kern und mit einer Vorrichtung zur Halterung des Kerns an einer vorgegebenen Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Oberführen der Spule zum Kern in der Nähe der Halterungsvorrichtung für den Kern mit ausgewählten Schlitzen des Kernes gleichachsig gehaltert ist, so daß die Seitenteile der Spule durch die zugehörigen Schlitzöffnungen hindurch axial in die ausgewählten Schlitze einsetzbar sind, wenn der Kern an der vorgegebenen Stelle gehaltert ist, und daß die Vorrichtung zum Oberführen der Spule zumindest einen gekrümmten

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Wandteil aufweist, der unter Druck an einigen Spulenwindungen angreift und in die ausgewählten Schlitze einschiebbar ist, so daß auch die Seitenteile der Spule axial in die Schlitze einsetsbar sind und die Seitenteile von den Schlitzöffnungen weg gedrückt sind.

6c Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennaeichnet, daß daß die Vorrichtung zum überführen der Spule cum Kern einen Wandabschnitt aufweist, der auf den gekrümmten Wandteil folgt, der an einigen Lagen der Spulenseitenteile angreift und durch den die Spulenseitenteile in die zugehörigen Schlitzeffnungen einechiebbar sind, und daß auf diesen Abschnitt ein radial und axial schräg vom gekrümmten Wandteil weg verlaufender Abschnitt folgt, der ebenfalls in den ausgewählten Schlitz einschiebbar ist, durch den das Herausziehen des gekrümmten Wandteils und des darauf folgenden schräg verlaufenden Wandabschnittes erleichtert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung für den geschlitzten Magnetkern beim axialen Einsetzen der Seitenteile einer Spule starr in einer vorgegebenen Stellung fixiert iet, daß die Halterung zusammen mit dem Hagnetkern aus dieser Stellung wegbewegbar sind, daß weiterhin der Magnetkern in der Halterung um vorgegebene Winkelbeträge verdrehbar ist, und

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daß die Halterung zusammen mit dem Magnetkern wieder zu der vorgegebenen Stellung zurückbewegbar ist, so daß zusätzliche Spulen in den Kern einsetzbar sind.

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