DE2746351C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wickeln einer einstückigen, mehrere Spulen mit jeweils mehreren Windungen aufweisenden Feldwicklung für eine dynamoelektrische Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung ist jeweils aus der US-PS 31 56 268 bekannt.

Bei dem bekannten Verfahren werden die einzelnen Spulen zunächst auf eine radial außerhalb des Dorns angeordnete Wickelform aufgewickelt und dann mit einem Transferwerkzeug auf das der Wickelform gegenüberliegende Kernstück an dem Dorn übertragen. Der Leiter, der mit diesem bekannten Verfahren gewickelt wird, ist ein üblicher Draht, der ein nach allen Seiten gleich großes Biegevermögen aufweist. Über das Wickeln benachbarter Spulen der gesamten Feldwicklung ist in der US-PS nichts Näheres ausgesagt.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, für Wicklungen dynamoelektrischer Maschinen Bandmaterial zu verwenden. Solches Bandmaterial bietet gewisse elektrische und bauliche Vorteile, wirft jedoch Probleme beim Wickeln auf.

Der DD-PS 47 959 läßt sich eine hochkant gewickelte Spule aus Bandmaterial entnehmen. Aus der DD-PS 13 567 ist eine Vorrichtung zum Formen und Hochkantwickeln von Spulen aus Bandmaterial bekannt. Die Form- und Wickelmaschine enthält einen um eine Hauptachse drehbaren zylindrischen Körper, auf dessen Außenfläche vier Dorne mit gewünschtem Abstand in axialer Richtung und in Umfangsrichtung angeordnet werden. Diese Dorne bilden die inneren Ecken einer Bandmaterialspule, die zwei geradlinige achsparallele Abschnitte und zwei gebogene Umfangsabschnitte aufweist. Trotz des erheblichen konstruktiven Aufwands der Maschine wird jeweils nur eine einzige Spule hochkant gewickelt, so daß es zum Herstellen einer Feldwicklung für eine dynamoelektrische Vorrichtung notwendig ist, mehrere solcher Spulen mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden.

Bei diesen Verfahren und Vorrichtungen wird der Leiter grundsätzlich auf einen Zwischenträger aufgewickelt, wobei die Verfahren und Vorrichtungen zum Wickeln von Bandmaterial noch darauf beschränkt sind, daß nur einzelne Spulen gewickelt werden.

Aus der US-Patentschrift 38 92 034 ist es bekannt, alle vorher direkt bewickelten Polstücke einer elektrischen Vorrichtung in die Statorbohrung einzubringen und dort zu befestigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Wickeln einer einstückigen, mehrere Spulen mit jeweils mehreren Windungen aufweisenden Feldwicklung für eine dynamoelektrische Vorrichtung anzugeben, welches einfach durchzuführen ist, und bei dem insbesondere auf komplizierte Übertragungsvorrichtungen zum Übertragen der gewickelten Spulen von einem Zwischenträger auf ein Kernstück des Wickeldorns verzichtet werden kann. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es sich bei dem zu wickelnden Leiter um Bandmaterial handelt, welches hochkant direkt auf die Kerne des Dorns aufgewickelt wird. Damit entfällt das im Stand der Technik gemäß der oben erwähnten US-PS 31 56 368 notwendige Übertragen der einzelnen Spulen von der Wickelform auf das zugehörige Kernstück. Das Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine einstückige Feldwicklung aus Bandmaterial, wobei das Bandmaterial an praktisch jeder Stelle der Feldwicklung, also in den Spulen und in den die Spulen verbindenden Abschnitten etwa parallel zum Umfang eines zylindrischen Körpers orientiert ist.

Gegenüber den bekannten Wickelverfahren und -vorrichtungen, die für Bandmaterial ausgelegt sind, hat die Erfindung nicht nur den Vorteil, daß zusammenhängende Spulen gewickelt werden, sondern es ist außerdem eine äußerst einfache Montage möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Produkt erhalten, welches mit wenigen Handgriffen in einer dynamoelektrischen Maschine montiert werden kann. Bei den einzelnen hergestellten Spulen nach dem Stand der Technik müssen die Spulen nicht nur mechanisch, sondern auch elektrisch in mühsamer Arbeit verbunden werden.

Die Erfindung bietet gemäß einer Weiterbildung die Möglichkeit, die Feldwicklung bleibend auf die Polstücke einer Maschine zu wickeln. Andererseits kann man auch einen Dorn mit lösbaren Kernstücken verwenden. Dann sind entfernbare Haltemittel vorgesehen, die die Kernstücke für den Wickelvorgang festhalten. Wenn die Wicklung fertig ist, werden die Haltemittel entfernt, die Spulen werden in die gewünschte Form gebracht, und der Dorn mit den entfernbaren Kernstücken wird in ein Statorgehäuse oder in einen Statorring eingesetzt. Die Kernstücke werden dann mittels Gewindebolzen o. ä. an dem Ring befestigt und bilden damit Polstücke, woraufhin der Dorn aus dem Ring entfernt wird.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Anlaßmotor-Feldwicklung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlaßmotor-Feldwicklung, deren elektrische Eigenschaften denen der Wicklung von Fig. 1 vergleichbar sind;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Dorns, auf welchem die Wicklung von Fig. 2 durch Kantenwickeln gebildet worden ist;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Stator eines Kraftfahrzeug- Anlaßmotors, wobei der in Fig. 2 gezeigte Feldbauteil verwendet wird;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Dorns mit entfernbaren Kernstücken und einer Vorrichtung, die während des Wickelns einer Feldwicklung auf den entfernbaren Kernstücken verwendet wird;

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Dorn und diesem zugeordnete Teile von Fig. 5, nachdem die Feldwicklung gewickelt worden ist;

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Stator für einen Kraftfahrzeug-Anlaßmotor sowie durch einen Dorn der in Fig. 5 und 6 gezeigten Art, wobei eine Phase der Montage der Feldwicklung gezeigt wird unter Benutzung der Kernstücke als Polstücke;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, welche in vereinfachter Form eine Vorrichtung zeigt, die dazu verwendet wird, mittels eines Dorns die erfindungsgemäße Feldwicklung zu wickeln, wobei es sich in Fig. 8 um den Dorn der Fig. 5 und 6 handelt;

Fig. 9 eine Darstellung eines Formungsschrittes, der auf das Wickeln der Spulen folgt;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung von Verfahrensschritten bei der Montage der Spulen an dem Statorgehäuse oder -ring; und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht ähnlich der von Fig. 10 zur Veranschaulichung eines weiteren Montageschrittes.

Fig. 1 zeigt eine Statorwicklung 10, wie sie allgemein in Anlassern für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Der zur Herstellung dieser Wicklung verwendete Leitungsdraht wird allgmein als Bandmaterial 11 bezeichnet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die zwischen dem Bandmaterial angeordnete Isolierung weggelassen worden. Ein derartiges Bandmaterial besteht aus einem dünnen kontinuierlichen Drahtband, welches eine Dicke aufweist, die wesentlich geringer ist als die Breite seiner Hauptflächen. Wenn ein derartiges Bandmaterial durch Biegen um eine zu seinen Hauptflächen parallele Achse gewickelt wird, wird die resultierende Biegung oder Wicklung als flachgewickelt bezeichnet. Wenn das Bandmaterial in der Weise gewickelt wird, daß es um eine senkrecht zu seinen Hauptflächen verlaufende Achse gebogen wird, wird die resultierende Wicklung als hochkantgewickelt bezeichnet. Die Wicklung von Fig. 1, die im wesentlichen dadurch gebildet worden ist, daß das Bandmaterial um parallel zu seinen Hauptflächen verlaufende Achsen gebogen worden ist, ist somit ihrer Art nach eine flachgewickelte Wicklung.

Die Wicklung 10 hat einen ersten Anschluß 12 und einen zweiten Anschluß 14, die zur Verbindung mit einer Batterie oder einer anderen Stromquelle (nicht gezeigt) dienen, wenn die Wicklung in dem Gehäuse oder dem Joch eines Elektromotors montiert ist. Der erste Anschluß 12 befindet sich am Ende eines Anfangsschenkels 16 einer ersten Spule 18. Die Spule 18 ist flachgewickelt, und zwar nach außen von ihrer innersten Windung zu ihrer äußersten Windung. Beim Beginn der Wicklung der Spule 18 wird der Anfangsschenkel 16 zunächst flachgebogen und dann kantengebogen. Am Ende des Wicklungsvorganges wird der Endschenkel verdreht oder verdrillt, und zwar um etwa 90° um seine Mittelachse, so daß ein nach oben verlaufender verdrehter Anschluß 20 gebildet wird, an welchen ein Anfangsschenkel 22 einer zweiten Spule 24 angelötet wird. Der Schenkel 22 wird nach unten hochkantgebogen und durch kombinierte Hochkant- und Flachbiegungen um 90° um seine eigene Achse gedreht, um die zweite Spule 24 zu beginnen, welche in Richtung von ihrer inneren zur ihrer äußeren Windung nach außen flachgewickelt wird. Ihre äußere Windung wird verdreht, um einen Anschluß 26 zu bilden, der bei 28 mit einem Anschluß 30 einer dritten Spule 32 hart- oder weichverlötet wird. Beginnend mit einem Anfangsschenkel 34, der nach unten gebogen wird und dann sowohl hochkantgebogen als auch flachgebogen wird, um eine 90°-Drehung um seine eigene Achse zu erreichen, wird die dritte Spule 32 von ihrer inneren Windung zu ihrer äußeren Windung nach außen hin flachgewickelt. Die äußere Windung wird zur Bildung des Anschlusses sowohl gebogen als auch verdreht. Der Anfangsschenkel der dritten Spule 32 wird mit dem Anfangsschenkel 36 einer vierten Spule 38 weich- oder hartverlötet. Die Spule 38 ist ebenfalls flachgewickelt und windet sich nach außen von ihrer inneren Windung bis zu ihrer äußeren Windung. Beim Beginn des Wickelns der vierten Spule 38 wird deren Anfangsschenkel 36 zunächst flachgebogen und dann hochkantgebogen und am Ende des Wicklungsvorganges geht die letzte Windung in einen nach oben verlaufenden Schenkel 40 über, der um etwa 90° um seine Mittelachse verdreht ist. Dadurch wird der Anschluß 14 gebildet.

Wie vorher schon angedeutet wurde, ist die Wicklung 10 repräsentativ für den Stand der Technik. Die Wicklung wird dadurch hergestellt, daß die Spulen 18, 24, 32 und 38 unter Verwendung von vier getrennten Wickelmaschinen einzeln gewickelt werden und dann die Anschlußenden der Spulen in der in Fig. 1 gezeigten Weise weich- oder hartverlötet werden. Betrachtet man einen Stromfluß durch die Spulen und nimmt man an, daß ein positives Potential an den ersten Anschluß 12 und ein Erdpotential an den zweiten Anschluß 14 angelegt wird, so fließt ein positiver Strom im Gegenuhrzeigersinn durch die erste Spule 18, im Uhrzeigersinn durch die zweite Spule 24, im Gegenuhrzeigersinn durch die dritte Spule 32 und im Uhrzeigersinn um die vierte Spule 30, wenn der Betrachter sich jeweils außerhalb der Wicklung befindet. Es ist dabei anzumerken, daß die Abschnitte des Bandmaterials, die zum Wickeln verwendet werden, vier getrennte Spulen bilden, wobei jede Spule mindestens eine und teilweise zwei 90°-Umdrehungen des Bandmaterials um seine eigene Achse zur Vollendung der Spule erfordert und ferner jede Spule sowohl Hochkant- als auch Flachbiegungsvorgänge sowie Lötverbindungen zum Verbinden der Spulen miteinander erfordert.

Fig. 2 zeigt eine Wicklung 48, die in ihren elektrischen Eigenschaften mit der bekannten Wicklung von Fig. 1 vergleichbar ist, die jedoch gemäß der Erfindung aus einem ununterbrochenen kontinuierlichen Stück isolierten Bandmaterials 11 hergestellt worden ist. Die Wicklung wird ohne Hart- oder Weichlöten und ohne Verdrillen des Bandmaterials um seine eigene Achse, wie das bei der bekannten Wicklung an zahlreichen Stellen erforderlich ist, hergestellt. Ein besonders bemerkenswertes Merkmal besteht darin, daß die Wicklung von Fig. 2 eine hochkantgewickelte Wicklung ist im Gegensatz zu der flachgewickelten Wicklung von Fig. 1.

Verfolgt man die allgemein kreisförmige Wicklung von Fig. 2, so beginnt die Wicklung mit einem Anfangsschenkel 50. Von dem Anfangsschenkel 50 setzt sich die Wicklung horizontal zu einer Flachbiegung fort, von der aus das Bandmaterial nach unten entlang einem geraden Abschnitt einer Windung 52, welche zur Bildung der Spule 54 hochkantgewickelt ist. Man sieht, daß die nachfolgenden Windungen der Spule 54 axial nach außen fortschreiten, während sie nebeneinander gewickelt werden. Die Spule 54 nimmt somit in ihrer axialen Dicke zu, während aufeinanderfolgende Windungen der Spule hinzugefügt werden. Vergleicht man dieses Merkmal mit den flachgewickelten Spulen von Fig. 1, so sieht man, daß die Spulen von Fig. 1 jeweils eine im wesentlichen konstante axiale Dicke bezüglich der von der Spule umgebenen Achse aufweisen; jedoch hat jede Spule der Wicklung 10 eine radiale Dicke, die mit der Anzahl von Windungen in der betreffenden Spule zunimmt.

Nach dem Wickeln der Spule 54 wird der Endabschnitt des Bandmaterials hochkantgebogen, um einen Verbindungsabschnitt 56 zu bilden, der kontinuierlich ohne Unterbrechung in die erste Windung 58 einer hochkantgewickelten Spule 60 übergeht, welche durch Hochkantbiegung axial nach außen bis zu einer Endwindung 62 gewickelt wird.

Nach Vollendung der Windung 62 setzt sich das Bandmaterial ohne Unterbrechung in einen Verbindungsabschnitt 64 fort, der ohne Unterbrechung sich zum Anfang der ersten Windung 66 einer hochkantgewickelten Spule 68 erstreckt. Man sieht, daß der Verbindungsabschnitt 64 nach unten gebogen ist, so daß er sich nicht über die dritte Spule 68 erstreckt, während der eben erwähnte Verbindungsabschnitt 56 sich von der ersten Spule 54 über die zweite Spule 60 erstreckt. Die Spule 68 nimmt wieder nach außen in ihrer axialen Dicke zu, während ihre Windungen aufeinanderfolgend gewickelt werden.

Nach dem Wickeln der Spule 68 setzt sich deren Endabschnitt ohne Unterbrechung entlang eines Verbindungsabschnittes 70 fort und bildet ohne Unterbrechung den innenliegenden Anfang einer Windung 72 einer hochkantgewickelten Spule 74, wobei die Spule wiederum in ihrer Dicke axial nach außen zunimmt bis zu ihrer letzten Windung, die in einen Anschluß 76 ausläuft. Die Wicklung 48 ist durch eine allgemein zylindrische Form gekennzeichnet, in der die Spulen 56, 60, 68 und 74 seitlich im Abstand voneinander angeordnet sind und die Verbindungsabschnitte sich jeweils an dem oberen axialen Ende der Wicklung befinden, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Zusätzlich zu der Verwendung des Hochkantwickelns und der Verwendung eines kontinuierlichen Bandmaterialstreifens besteht ein weiteres wichtiges Merkmal der Wicklung von Fig. 2 darin, daß alle Spulen von einer axial inneren Windung zu einer axial äußeren Windung gewickelt sind. Ferner ist die Wicklung von Fig. 2 von einem axialen Ende her gesehen kreisförmig, und die Hauptflächen des Bandmaterials verlaufen parallel zur Längsachse der Wicklung, und zwar bei allen Spulen und Verbindungsabschnitten zwischen den Spulen. Dementsprechend liegen die Hauptflächen des gesamten zur Bildung der Wicklung 48 verwendeten Bandmaterials im wesentlichen entlang des Umfangs eines imaginären Zylinders, der vor den Spulen gebildet wird. Nach Vollendung der Wicklung 48 kann der flachgebogene Teil des Anfangsschenkels 50 entweder geradegebogen oder abgeschnitten werden. Alternativ kann die Wicklung ohne die Flachbiegung am Anfangsschenkel 50 (Anschluß) hergestellt werden. Die Wicklung 48 kann direkt in ein Statorgehäuse oder einen Statorring unter Herstellung geeigneter Anschlußverbindungen zur elektrischen Verbindung der Anschlüsse 50 und 76 eingesetzt werden. Es sind keine Weich- oder Hartlötverbindungen in der Wicklung 48 erforderlich, und sämtliche Spulen sind durch hochkantgebogene Verbindungsabschnitte miteinander verbunden, deren Hauptflächen im wesentlichen in derselben imaginären Zylinderfläche liegen wie die Hauptflächen der Spulen.

Zur Betrachtung der elektrischen Eigenschaften der Wicklung 48 sei angenommen, daß der Anschluß 50 mit dem positiven Pol einer Stromquelle und der Anschluß 76 mit Erde verbunden ist. Bei dieser Annahme fließt - von einem außerhalb der Wicklung befindlichen Beobachter aus gesehen - ein positiver Strom im Gegenuhrzeigersinn in der Spule 54, im Uhrzeigersinn in der Spule 60, im Gegenuhrzeigersinn in der Spule 68 und im Uhrzeigersinn in der Spule 74 zu dem geerdeten Anschluß 76. In elektrischer Hinsicht ist dieses Ergebnis grundsätzlich dasselbe wie bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten Wicklung.

Fig. 3 zeigt die grundsätzliche Methode, mit der eine Wicklung der in Fig. 2 beschriebenen Art auf einem Wickeldorn 80 hergestellt werden kann. Der Dorn 80 weist einen allgemein zylindrischen Grundkörper auf mit vier nach außen vorstehenden, allgemein rechteckigen Kernstücken 82, 84, 86 und 88, die jeweils von Seitenwänden 82 a, 84 a, 86 a und 88 a begrenzt werden. In der Fig. 3 sind lediglich die Kerne 82 und 88 und die zugehörigen Seitenwände 82 a und 88 a dargestellt.

Ein Stück Bandmaterial wird mit seinem einen Ende, welches das Anfangsende 50 der Wicklung 48 bildet, an dem einen Ende des Dorns 80 mittels einer durch ein Befestigungsglied befestigten Klammer 90 angebracht. Das Bandmaterial wird derart an den Dorn 80 befestigt, daß es mit einer einzigen 90°-Flachbiegung in die innere Windung 52 der Spule 54 übergeleitet wird, welche um die Seitenwand 82 a hochkant gewickelt wird, so daß die im Gegenuhrzeigersinn gewickelte Spule 54 entsteht.

Das Bandmaterial, welches die äußere Windung der Spule 54 bildet, wird dann hochkant gebogen, in Umfangsrichtung entlang der oberen Seitenwand des Kernstückes 84 geführt, wobei sowohl die Seitenwand als auch das Kernstück in Fig. 3 nicht sichtbar sind, nach unten hochkantgebogen und dann hochkant im Uhrzeigersinn um die Seitenwand 84 a gebogen, um die in Fig. 2 gezeigte Spule 60 zu bilden. Wegen der Hochkantbiegung des Bandmaterials nach dem Wickeln der Spule 54 ist, wie man sieht, die an der Seitenwand 82 a angreifende Kante des Bandmaterials entgegengesetzt zu derjenigen Kante des Bandmaterials, welche an der Seitenwand des Kernstückes 84 angreift. Eine Betrachtung der Fig. 2 und 3 ergibt, daß bei den im Uhrzeigersinn gewickelten Spulen dieselben Bandmaterialkanten den Kernen zugewandt sind, während bei den im Gegenuhrzeigersinn gewickelten Spulen die gegenüberliegenden Kanten den Kernstücken zugewandt sind und an diesen angreifen.

Das Bandmaterial wird dann von der Spule 60 in Umfangsrichtung um den Dorn 80 geführt, nahe der linken Seite des Kernstückes 86 (in Fig. 3 nicht sichtbar) nach unten hochkant gebogen und dann um dieses Kernstück hochkant gewickelt. Dadurch wird die im Gegenuhrzeigersinn gewickelte Spule 68, die in Fig. 2 gezeigt ist, gebildet.

Das Bandmaterial wird dann von der Spule 68 entlang des oberen Teils der Seitenwand 88 a geführt, wie in Fig. 3 gezeigt wird, und wird im Uhrzeigersinn um das Kernstück 88 gewickelt, wodurch die Spule 74 entsteht. Die letzte Windung der Spule 74 läßt man vertikal als Anschluß 76 nach oben verlaufen, wie in Fig. 3 gezeigt wird.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch die Feldanordnung eines Anlaßmotors, wobei die Wicklung von Fig. 3 verwendet wird. Nach dem Lösen der in Fig. 3 gezeigten Klammer 90 wird die Wicklung nach außen und von dem Dorn 80 abgezogen, wird dann in der gewünschten Weise in eine kreisförmige Form zurückgebracht und in ein hohlzylindrisches Statorgehäuse 94 eingesetzt. Vier einzelne Polstücke, die mit 96 bezeichnet sind und von denen vorzugsweise jeder von Isolierhüllen 97 umgeben ist, werden dann in einer kreisförmigen Anordnung an dem Statorring in einem Winkelabstand von jeweils 90° mit geeigneten Befestigungselementen 98 befestigt, die in die Polstücke 96 eingeschraubt werden, so daß die Polstücke 96 von dem Ring 94 nach innen ragen. Bei einer solchen Anordnung sind sowohl die axial verlaufenden Seitenwände der Polstücke 96 als auch deren in Umfangsrichtung verlaufende Seitenwände den radial inneren Kantenflächen des Bandmaterials zugewandt, von diesen jedoch durch die Hüllen 97 isoliert. In der Schnittansicht von Fig. 4 werden nur die axial verlaufenden Seitenwände 99 gezeigt. In der üblichen Weise sind diese zwecks Aufnahme der Spulen nach außen erweitert. Bei der Darstellung von Fig. 4 befindet sich ein wesentlicher Abstand zwischen der gebogenen Innenfläche des Rings 94 und den radial äußeren Flächen der Spulen 54, 60, 68 und 74. In der Praxis sind die radialen Abmessungen der Spulen 54, 60, 68 und 74 relativ zu der radialen Länge der Polstücke 96 so gewählt, daß die konischen Seitenwände 99 die Spulen 54, 60, 68 und 74 gegen die Innenfläche des Statorrings drücken, so daß die Spulen gut passend an dem Ring gehalten werden. Geeignete, nicht dargestellte, Anschlußverbindungen, dienen der Verbindung der aus Fig. 2 ersichtlichen Anschlüsse 50 bzw. 76 mit einer elektrischen Stromquelle.

Die Feldanordnung weist also eine durchgehende Wicklung auf, bestehend aus einem einzigen Stück von leitendem Bandmaterial, aus welchem seitlich beabstandete und miteinander verbundene Spulen 54, 60, 68 und 74 gewickelt worden sind, wobei je eine Spule jedes der Polstücke 96 umgibt. Da das die Spulen bildende Bandmaterial mit Isoliermaterial überzogen ist, befindet sich Isoliermaterial zwischen benachbarten Windungen jeder Spule. Als mögliche Alternative kann man nach dem Wickeln eine Isolierung zwischen den Spulenwindungen einbringen, oder man kann Isolierstreifen zusammen mit dem Bandmaterial aufwickeln. Einander benachbarte Spulen sind durch hochkantgebogene Verbindungsabschnitte aus Bandmaterial einstückig miteinander verbunden, die sich von der radial äußeren Windung der einen Spule zu der radial inneren Windung der nächst benachbarten Spule erstrecken. Dabei verlaufen die Hauptflächen der Spulen und die Verbindungsabschnitte zwischen ihnen im wesentlichen konzentrisch zu der Innenfläche des Rings 94.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine Ausführungsvariante, bei der ein Dorn 300 aus einer Baueinheit von mehreren Teilen besteht einschließlich Kern- bzw. Polstücken, um welche die Spulen hochkant gewickelt werden. Nach Vollendung der Wicklung werden die Kern- oder Polstücke zusammen mit der Wicklung in den Statorring eingesetzt, sodann werden die Kernstücke als Polstücke an dem Statorring befestigt.

Der Dorn 300 weist einen zylindrischen Grundkörper 301 auf, der entlang seiner Länge radial nach außen vorstehende Keile 302 besitzt. Die radial verlaufenden Flächen der Keile 302 sind mit den Bezugszeichen 304 bzw. 306 bezeichnet. Die Keile 302 werden von zurückgesetzten, axial verlaufenden, gebogenen Flächen 308 flankiert, wobei vier derartige gebogene Flächen 308 vorgesehen sind, von denen jede von einem Paar von Radialflächen 304 und 306 begrenzt wird. Die Keile 302 sind dazu bestimmt, Kernstücke 310 gleitend zwischen sich aufzunehmen, wobei je ein Kernstück 310 für jede gebogene Fläche 308 vorgesehen ist. Für eine Wicklung mit vier Spulen sind somit, wie gezeigt, vier Kernstücke 310 vorgesehen.

Jedes Kernstück 310 weist einen rechteckigen Grundkörper 312 auf mit von jeder axial verlaufenden Seitenwand vorstehenden gebogenen Flanschen 314 und mit einer konvex gewölbten Außenfläche 316 und einer konkav gewölbten Innenfläche 318. Die Kernstücke 310 sind so geformt, daß sie die Polstücke für die Feldanordnung bilden können, wie unten noch beschrieben wird, und können eine den gegenwärtig verwendeten Polstücken identische Form aufweisen.

Wie am besten in Fig. 6 gezeigt wird, sind die Keile 302 und die gebogenen Flächen 308 so konstruiert, daß die Flanschabschnitte der Kernstücke 310 darin sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung relativ zur Achse des Grundkörpers 301 gleitend festlegbar sind. Die Kernstücke 310 werden dann in Anlage an die gebogenen Flächen 308 gebracht, so daß sie dieselbe Funktion ausüben wie die Kernstücke 82, 84, 86 und 88 nach Fig. 3. Da die Kernstücke 310 die Polstücke der fertigen Feldanordnung bilden sollen, wird vor dem Aufwickeln der Spulen eine Isolierhülle 320 auf jedes der Kernstücke 310 aufgebracht.

Die Kernstücke 310 werden an dem Grundkörper 301 mit einem Paar von gleitenden Klemmgliedern 322 und 324 angeklemmt, die von identischer Bauweise sein können. Jedes Klemmglied weist eine Endplatte 326 auf, die eine Öffnung 328 hat zur Aufnahme einer beidseitig des Dorns vorstehenden Welle 330 bzw. 332, und vier Klemmfinger 334 die von den Ecken der Endplatte 326 ausgehen. Die Klemmglieder 322 und 324 erstrecken sich über entgegengesetzte Enden des Grundkörpers 301, wobei jeder der Klemmfinger 334 sich mittig über einem der Keile 302 befindet. Die axial verlaufenden Seitenkanten der Klemmfinger 334 überlappen die Flanschteile 314 der Kernstücke 310 und die an den Flanschteilen 314 anliegenden Teile der Isolierhüllen 320. Nach Fig. 6 erstreckt sich jeder Klemmfinger 334 über benachbarte Flansche 314 von aufeinanderfolgenden Kernstücken 310. Der Grundkörper 301 hat im wesentlichen dieselbe Länge wie die Stücke 310; die Klemmfinger sind geringfügig kürzer als die Hälfte dieser Länge. Nach der Montage an dem Dorn 300 zentrieren daher die Endplatten 326 der Klemmglieder 322 und 324 die Kernstücke 310 an dem Grundkörper 301. Nach Montage an dem Grundkörper 301 sind die Finger 334 der Klemmglieder 322 mit den entsprechenden Fingern der Klemmglieder 324 ausgerichtet und sind diesen zugewandt (Fig. 8).

Die Innenflächen der Seitenkanten der Klemmfinger 334 können an den Flanschabschnitten 314 der Kernstücke mit einem genügend engen Reibungskontakt angreifen, so daß dieser nur unter Krafteinsatz demontiert werden kann.

Der zusammengebaute Dorn einschließlich der Klemmglieder 322 und 324 hat im wesentlichen dieselbe Form wie der in Fig. 3 gezeigte Dorn. Daher kann das Bandmaterial um die Seitenwände der Kernstücke 310 zur Bildung der Spulen hochkantgewickelt werden und zur Bildung der Verbindungsabschnitte 56, 64 und 70 hochkantgebogen werden. Fig. 6 zeigt den Dorn 300 mit fertigen darauf gewickelten Spulen 336, 338, 340 und 342.

Nach den Fig. 6 und 7 haben die Kernstücke 310 mittig angeordnete durchgehende Gewindebohrungen 344, so daß sie als Polstücke einer fertigen Anlaßmotor-Feldanordnung 345 verwendet werden können (Fig. 7). Die Feldanordnung 345 weist einen Statorring 346 auf, der eine innere Isolierschicht 348 und Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 350 für die Polstücke besitzt.

Die Fig. 8-10 zeigen in vereinfachter Form die bei der Herstellung der Anlaßmotor-Feldanordnung 345 durchgeführten Schritte. Das Wickeln der Spulen auf dem Dorn 300 kann gemäß Fig. 8 durchgeführt werden, wobei die Wellenabschnitte 330 und 332 des Grundkörpers 301 drehbar in gegenüberliegenden Teilen eines Joches 352 gelagert sind, welches von einem Antrieb 354 um eine Achse antreibbar ist, die sich mittig durch den Dorn 300 senkrecht zu dessen Längsachse erstreckt. Der Dorn 300 kann um seine Längsachse mittels einer Zahnstange 356 gedreht werden, die an dem Joch 352 angeordnet ist und von einem Antriebszylinder 358 o. ä. angetrieben wird und mit einem an dem Wellenabschnitt 332 angebrachten Ritzel 360 kämmt. Ein Ende des Bandmaterials 11 kann an dem Klemmglied 322 angeklemmt werden und von einem geeigneten (nicht dargestellten) Vorrat über ein Führungsglied 362 zugeführt werden. Wie an sich bei Wickelmethoden üblich ist, wird das Bandmaterial an seinem Vorrat unter mechanische Spannung gesetzt. Daher können die Spulen um die Kernstücke 310 durch Umdrehung des Joches 352 hochkantgewickelt werden, während die Verbindungsabschnitte zwischen den Spulen durch Umdrehung des Dorns 300 um seine Längsachse gebildet werden, und zwar aufgrund einer Aktivierung des Antriebszylinders 358, wobei über die Zahnstange 356 das Ritzel 360 angetrieben wird. Das Joch 352 wird entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn angetrieben, um das Hochkantwickeln der Spulen im jeweils richtigen Wickelsinn durchzuführen.

Aus Fig. 6 geht hervor, daß die Spulen um die Kernstücke so hochkant gewickelt sind, daß ihre radial inneren Hauptflächen flach an den ebenen Flächenabschnitten der Klemmfinger 334 anliegen und von diesen getragen werden. Dementsprechend ist die Hauptfläche jeder Windung im wesentlichen senkrecht zu Radiallinien, welche mittig durch die Bohrungen 344 verlaufen. Nach dem Wickeln der Spulen in der oben gemäß Fig. 8 beschriebenen Weise wird das Bandmaterial von dem Vorrat getrennt, der Dorn 300 von dem Joch 352 gelöst, und die Klemmglieder 322 und 324 werden von dem Grundkörper 301 entfernt. Das Bandmaterial 11, welches die Wicklung bildet, ist typischerweise recht steif, so daß die fertige Wicklung selbst die Kernstücke 310 an dem Grundkörper 301 halten wird. Nach dem Entfernen der Klemmglieder 322 und 324 wird der Grundkörper 301, der die Kernstücke 310 mit der daran befindlichen Wicklung trägt, zu einer Spulenformmaschine gebracht, welche die Form jeder der Spulen so verändert, daß sie eine gebogene äußere zum Grundkörper konzentrische Umfangslinie ist, und ferner eine zum Einsetzen in den Statorring 346 geeignete Form aufweisen. Derartige Spulenformmaschinen sind in der Industrie üblich und können, wie in Fig. 9 gezeigt wird, eine oder mehrere Preßglieder 364 aufweisen. Wie aus der Fig. 9 deutlich wird, hat ein Vorrücken des Preßgliedes 364 in Richtung zur Längsachse des Grundkörpers 301 zur Folge, daß die Spule 342 zu einem Kreisbogen geformt wird. Alle auf den Kernstücken 310 gewickelten Spulen werden entweder gleichzeitig oder nacheinander in die gewünschte Kreisbogenform gebracht. Die Kreisbogenform aller Spulen geht deutlich aus Fig. 7 hervor.

Nach dem Bilden der Spulen wird vorzugsweise die Isolierhülle 348 um die Kernstücke 310 gewickelt. Wie in Fig. 10 gezeigt wird, kann die Hülle 348 aus einem Isolierpapier oder einem ähnlichen Bahnmaterial bestehen, welches mehrere Öffnungen 366 aufweist, die einen Kontakt zwischen den Kernstücken 310 und der Innenfläche des Statorrings 346 ermöglichen. Die Isolierhülle 348 wird rings um die aus Grundkörper und Kernstücken bestehende Anordnung gewickelt. Nach dem Aufwickeln können die Enden der Hülle durch ein nicht dargestelltes Band miteinander verbunden werden. Diese Anordnung wird dann in den Statorring 346 eingesetzt, woraufhin zur Befestigung der Polstücke 310 am Statorring 346 die Schrauben 350 durch die Bohrungen in den Statorring in die Polstücke 310 eingeschraubt werden, wie dies in der Fig. 7 gezeigt ist. Danach wird der Grundkörper 301 aus der Feldanordnung 345 gemäß Fig. 11 entfernt und steht zur Wiederverwendung bei der Fertigung der nächsten Feldanordnung zur Verfügung. Das in Fig. 8-11 beschriebene Wickel- und Montageverfahren kann entweder manuell unter Verwendung einfacher Werkzeuge, oder durch automatisch arbeitende Maschinen durchgeführt werden. Gegenüber der Fertigung einer üblichen Anlaßmotor-Feldanordnung, welche die getrennt gewickelten Spulen gemäß Fig. 1 verwendet, besteht die Möglichkeit beträchtliche Fertigungskosten zu sparen.

Die in der Fig. 8 beschriebenen Maßnahmen können auch zum Wickeln von Spulen auf dem Dorn 80 gemäß Fig. 3 verwendet werden. In einem solchen Fall erfolgen das Wickeln der Spulen und das Bilden der Verbindungsabschnitte zwischen den Spulen durch wiederholte Drehungen des Dorns 80 um die Drehachse des Jochs 352, d. h. senkrecht zu der Längsachse des Dorns 80, und um die Längsachse des Dorns 80 in derselben Weise, in der die Spulen auf dem Dorn 300 gebildet werden. Nachdem die Spulen auf dem Dorn 80 gewickelt worden sind, wird der Anschluß 50 von der Klammer 90 gelöst, woraufhin die Wicklung manuell entfernt werden kann. Die Spulen können dann in die gewünschte Kreisbogenform gebracht werden und in den Statorring 94 eingesetzt werden. Vor einem solchen Einsetzen der Spule können diese entweder mit einer Isolierhülle umwickelt werden (nicht gezeigt), die identisch zu der Isolierhülle 348 sein kann, oder eine solche Isolierhülle kann innerhalb des Statorrings 94 angeordnet werden. Danach werden die Polstücke 96 mit den daran befindlichen Isolierhüllen 97 in die in dem Statorring 94 befindliche Wicklung eingesetzt und radial nach außen durch die Spulen geschoben und dann an dem Statorring mittels der Schrauben 98 befestigt, wodurch die fertige Feldanordnung nach Fig. 4 entsteht.

Bei der beschriebenen Wicklung sind z. B. die ersten und dritten Spulen im Gegenuhrzeigersinn und die zweiten und vierten Spulen im Uhrzeigersinn gewickelt. Das der Erfindung entsprechende Wickelverfahren umfaßt natürlich auch Techniken zum Umsteuern der Wickelrichtung vom Uhrzeigersinn zum Gegenuhrzeigersinn. Die jeweilige Folge von im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn erfolgenden Wicklungsvorgängen kann nach Bedarf variiert werden. Natürlich können Wicklungen mit einer von vier verschiedenen Anzahl von Spulen entsprechend der Erfindung hergestellt werden. Vier Spulen sind in der Beschreibung gezeigt, da es sich hierbei um die übliche Anordnung für die Feldwicklung eines Kraftfahrzeuganlassers handelt. Die Erfindung ist für derartige Wicklungen besonders gut geeignet wegen der Notwendigkeit, deren Spulen aus Bandmaterial herzustellen.

Zusätzlich zu einer beträchtlichen Ersparnis bei dem Herstellungsaufwand führt die Erfindung auch zu einer Ersparnis von Bandmaterial. Da das Bandmaterial normalerweise aus Kupfer besteht und daher relativ teuer ist und da Feldwicklungen normalerweise in großen Mengen in Massenproduktion hergestellt werden, kann eine Ersparnis auch einer geringen Länge von Bandmaterial pro Wicklung über das Jahr gerechnet zu ganz erheblichen finanziellen Ersparnissen führen. Es sei auch darauf hingewiesen, daß durch die Erfindung eine neuartige Spulenstruktur ermöglicht wird und es insbesondere möglich gemacht wird, Feldstärkeneigenschaften zu erhalten, die mit den Eigenschaften bekannter Wicklungen vergleichbar sind, wobei jedoch die Wicklungen einen geringeren Raum einnehmen, so daß die Erfindung zu einer Verminderung der Größe und des Gewichts von Kraftfahrzeug-Anlaßmotoren führt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Wickeln einer einstückigen, mehrere Spulen mit jeweils mehreren Windungen aufweisenden Feldwicklung für eine dynamoelektrische Vorrichtung, bei dem aus einem durchgehenden Leiter auf mehrere an in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen an einem Wickeldorn befindlichen Kernstücken jeweils nacheinander eine Spule derart gewickelt wird, daß die Spulenachse senkrecht zur Längsachse des Wickeldorns verläuft, wobei das Wickeln jeder Spule von einer dornnahen inneren Windung zu einer dornfernen äußeren Windung erfolgt und die Verbindungsabschnitte zwischen den einzelnen Spulen durch Drehen des Dorns um seine Längsachse erzeugt werden und von der äußeren Windung der zuerst gewickelten Spule zu der inneren Windung der darauffolgend gewickelten Spule verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter ein Bandmaterial verwendet wird, das hochkant unmittelbar auf die Kernstücke aufgewickelt wird, wobei der Dorn jeweils um eine senkrecht zu seiner Längsachse verlaufende Achse gedreht und der Drehsinn beim Wickeln aufeinanderfolgender Spulen jeweils umgekehrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kernstücke des Wickeldorns die Polstücke der dynamoelektrischen Vorrichtung dienen und jeweils vor dem Wickeln der Spulen an dem Dorn befestigt werden, daß der Dorn mit den Polstücken in einen Statorring eingesetzt wird, daß die Polstücke an dem Statorring befestigt werden und daß danach der Dorn von dem Statorring entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wickeln der Spulen auf die Kernstücke Isolierhüllen aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Wickeln auf die Spulen eine Isolierhülle aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernstücke an dem Dorn durch mindestens ein gleitfähiges Klemmglied festgeklemmt werden, das nach Beendigung des Bewickelns der Kernstücke entfernt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Windung jeder auf ein Kernstück gewickelten Spule mindestens teilweise von flachen Flächenabschnitten des Klemmgliedes gestützt wird und daß die Spulen nach Entfernen des Klemmgliedes durch ein Preßglied zu einer kreisbogenförmigen Kontur geformt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Wickeldorn, an dem mehrere um seine Längsachse angeordnete, gleichmäßig beabstandete Kernstücke befestigt sind, mit einer Halterungskonstruktion zur drehbaren Halterung des Dorns um seine Längsachse, mit einem ersten Antrieb zum Drehen des Dorns um seine Längsachse zwecks Positionierung der jeweils zu bewickelnden Kernstücke und Bildung von ununterbrochenen Verbindungsabschnitten zwischen den Spulen und mit einer Führung für den Leiter von einem Vorrat zu dem Wickelort, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hochkantwickeln des den Leiter bildenden Bandmaterials (11) auf die Kernstücke (96; 310) ein umsteuerbarer zweiter Antrieb die Halterungskonstruktion (330, 332, 352) um eine zur Längsachse des Dorns (80; 300) senkrechte Achse dreht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernstücke (310) lösbar an dem Dorn befestigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende (Anfangsschenkel 50) des Bandmaterials (11) an dem Dorn (300) befestigt ist.