DE3328403A1

DE3328403A1 - Vorrichtung zum spulenwickeln bei elektrischen maschinen

Info

Publication number: DE3328403A1
Application number: DE19833328403
Authority: DE
Inventors: Yoshio Katsuta Ibaraki Hashimoto; Kazuo Kimura; Shinichi Hitachi Ibaraki Sakamoto; Shun Suzuki; Yukinori Taneda; Shinichi Yokohama Tsuyuki
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1982-08-07
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1984-02-16
Also published as: CH661158A5; US4520965A; DE3328403C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln von Spulen in Schlitzen von Bestandteilen elektrischer Maschinen, beispielsweise von Statoren und Ankern.

Bekannte Vorrichtungen zum Wickeln von Spulen in Statoren besitzen einen bewegbaren Legekopf mit einer Legetülle zum Zuleiten eines Elektrodrahtes in Schlitze in dem Stator. Der Legekopf kann längs der Schlitze in Axialrichtung des Stators hin- und herbewegt und quer zur Statorachse geschwenkt werden, um den Draht kontinuierlich als Spulenwicklungen in die Schlitze einzulegen und dabei in den Schlitzen aufeinanderfolgende Windungen zu bilden. Die Spulenwicklungen sind beim Einsetzen in die Schlitze frei in diesen bewegbar und neigen aus diesem Grunde dazu, daß sie sich gegenseitig überkreuzen und dabei "Toträume" in den Schlitzen schaffen. Wenn auch eine solche βρμίεη-wickelvorrichtung Spulen schneller in den Sator einlegen kann, als wenn die Spulen vorher geformt und dann in die Statorschlitze eingesetzt werden, so wird doch die. Wirksamkeit der Spulen und damit des Maschinenteils beeinträchtigt von den großen Toträumen, die den Raumfaktor der Statorspulen erniedrigen.

Es ist auch eine Spulenwickelvorrichtung mit umlaufenden Legeköpfen zum Wickeln von Ankerspulen bekannt. Diese Ankerwickelvorrichtung mit umlaufenden Köpfen enthält mindestens einen an einer Spindel befestigten Umlaufkopf, der zur kontinuierlichen Zuführung eines Elektrodrahtes drehbar ist, und ein mit einem Lager an der Spindel befestigtes Futter mit einem in Längsrichtung des Ankers angepaßten Formteil. Der Draht wird durch den umlaufenden Kopf längs des Formteils zu Spulen gewickelt, die in im Außenumfang des Ankers angebrachte Schlitze eingewickelt werden. Bei einer weiteren bekannten Wickelvorrichtung

zum Wickeln von Spulen an kleinen Motoren sind zwei umlaufende Legeköpfe so gehalten, daß sie in getrennten Umläufen in entgegengesetzter Richtung um eine gemeinsame Achse drehbar sind, die sich senkrecht zur Achse des Motorankers erstreckt. Die Windungen werden so, wie sie durch die Umlaufköpfe gebildet werden, durch die Formteile in die Schlitze des Ankers hineingeleitet.

Die Formteile bei dieser bekannten Spulenwickelvorrichtung mit umlaufenden Köpfen sind an den Futtern befestigt und mit ausreichendem Abstand vom Anker angebracht, so daß sie nicht die endgültig angebrachten Spulen behindern, wenn der Anker schrittweise weitergedreht wird, damit alle Spulen an ihre Stelle gewickelt werden können. Da die Formteile den Drehat nur bis zum Eingang der Schlitze leiten können, werden auch hier die in die Schlitze eingelegten Windungen gelockert und können sich frei in den Schlitzen bewegen. Damit wird auch der Draht dieser Spulen dazu neigen, sich zunächst eng an eine Schlitzwand anzulegen, jedoch wird nach Wickeln einiger weniger Spulenwindungen an der Schlitzwand die so entstehende Schicht in dem Schlitz zusammenfallen. Damit überkreuzen einander wiederum die Spulenwindungen und liegen locker im Schlitz, so daß sie das nachfolgende Auflegen von Spulenwindungen behindern und Toträume schaffen. Wenn die Spule fertiggewickelt ist, verschließt sie die Eingänge der anliegenden Schlitze und verhindert das Einwickeln von Spulenwindungen in diese anliegenden Schlitze, und die Spulenenden stören einander und werden am Schlitzausgang auseinandergehen. Dadurch wird noch der Raumfaktor der Spulen in den Schlitzen so weit verschlechtert, daß kein Abschlußkeil mehr in die Schlitze eingesetzt werden kann.

Damit sind die Spulenwickelvorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht in der Lage, das Überkreuzen der Einzelwindungen und damit den entstehenden Totraum in den Schlitzen und die gegenseitige Störung der Spulenenden zu verhindern. Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach Spulenwickelvorrichtungen, die in der Lage sind, Spulen in Ankerschlitzen oder in Statorschlitzen mit hohem Raumfaktor eng aneinander einzuwickeln. Der Raumfaktor von Spulen in Ankern betrug bisher ca. 57 % für starke elektrische Drähte und bis zu 60 % für dünne elektrische Drähte. Zum Aufbau von Hochleistungsmotoren mit kleinen Außenabmessungen sollte der Raumfaktor der Spulen in den Schlitzen möglichst klein gehalten werden, um den Temperaturanstieg beim Motorenbetrieb zu verringern und die Lebensdauer der Bürsten zu erhöhen.

Damit ergibt sich als Ziel der vorliegenden Erfindung die" Schaffung einer Vorrichtung zum Wickeln von Spulen in elektrischen Maschinen, mit der nacheinander eng aneinandergelegte Spulenwindungen in die Schlitze eingelegt werden können, so daß sich ein erhöhter Raumfaktor ergibt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Vielzahl von bewegbaren Formelementen vorhanden, die einen von einem bewegbaren oder umlaufenden Legekopf zugeführten Draht so einleiten, daß er als Schicht von Spulenwindungen in einem Schlitz eines elektrischen Maschinenbestandteils wie einem Stator oder einem Anker eng aneinander eingesetzt wird. Die Formelemente werden schrittweise in Radialrichtung bewegt, um aufeinanderfolgende Zwischenräume in den Schlitzen zur Aufnahme aufeinanderfolgender Schichten von Spulenwindungen zu bilden, welche in diese Zwischenräume eng aneinander eingelegt werden, ohne unerwünschte Toträume in den Schlitzen zu erzeugen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Stators mit Schlitzen,

Fig. 2 eine perspektivische Teildarstellung des

Stators aus Fig. 1 und einen Drahtlegekopf zur Veranschaulichung des Prinzips des Einlegens von Spulen in die Schlitze,

Fig. 3 eine perspektivische Teildarstellung einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Wickeln von Spulen in einen Stator,

Fig. 4 eine Frontansicht der Vorrichtung aus Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 einer anderen

Ausführung einer erfindungsgemäßen Spulenwickelvorrichtung für einen Stator,

Fig. 6 eine Frontansicht der Vorrichtung aus Fig. 5,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines mit Schlitzen versehenen Motor- oder Generatorankers ,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung

zum Wickeln von Spulen in die Ankerschlitze des Ankers aus Fig. 7 gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung,

Fig. 9 eine Teil-Frontansicht der Vorrichtung aus Fig. 8 zur Darstellung des Wickelvorgangs von Spulen in die Schlitze des Ankers mit

einer Vielzahl bewegbarer Formelemente, und

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Wickelabfolge von Spulen in die Ankerschlitze und den zugehörigen Niveaus, in denen die bewegbaren Formelemente während eines Ankerwickelvorgangs zu stellen sind.

Fig. 1 zeigt einen Stator 1 einer elektrischen Maschine, hier eines Induktionsmotors. Der Stator 1 besitzt eine Vielzahl von axialen Schlitzen 1a, die in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander aufweisen und für das Einsetzen von Wicklungen bestimmt sind. Fig. 2 zeigt das Prinzip des Wickeins von Spulen in den Schlitzen 1a im Stator Ein Legekopf 2 mit einer Legenadel oder Legetülle 3 an dem freien Ende kann einmal in Axialrichtung hin- und herbewegt und dazu um seine Längsachse geschwenkt werden, um nacheinander einen Elektrodraht 4 durch die Legetülle so vorzuschieben, daß der Draht in die Schlitze 1a gelangt. Die Nadel führt die in Fig. 2 mit Pfeilen bezeichnete Bewegung aus, um Einzelwindungen in etwa entgegengesetzt geöffnete Schlitze 1a zur Ausbildung der Statorwicklung einzulegen.

Da die in die Schlitze 1a eingelegten Windungen in den Schlitzen frei bewegbar sind, entstehen Überkreuzungen, so daß in den Schlitzen 1a "Toträume", d.h. schlechte Ausnutzung des vorhandenen Freiraumes die Folge ist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wird, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, ein Formelement 5 für jeden Schlitz 1a im Innenraum des Stators 1 angeordnet. Das Formelement besteht aus zwei in Axialrichtung mit Abstand angebrachten Führungsteilen 5a, die an den axialen Enden des Stators

angeordnet und durch eine sich in Axialrichtung des Stators erstreckende Welle 5b verbunden sind. Jedes Führungsteil 5a besitzt im Pbc^and 1b von der außengelegenen Innenwandfläche des entsprechenden Schlitzes la eine radial nach außen gewendete Kante. Das Formelement 5 ist in Schritten von einer Ausgangslage, die etwa zum Boden des Schlitzes 1a reicht und in Fig. 4 durchgezogen dargestellt ist, bis zu einer Lage am offenen Ende des Schlitzes 1a bewegbar, die in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt ist. Wenn Wicklungen in den Stator 1 eingewickelt werden sollen, werden die Formelemente 5 so gesetzt, daß die unteren geraden Kanten der Führungsteile 5a von den Böden der Schlitze einen Abstand aufweisen, der geringfügig größer als der Durchmesser des Slektrodrahtes 4 ist. Wenn der Legekopf 2 sich in der anhand der Fig. 2 beschriebenen Weise bewegt, wird der von der Legetülle ablaufende Elektrodraht 4 durch das entsprechende Führungsteil 5a so geleitet, daß er durch den Spalt 1b in den Schlitz 1a eintritt. Da auf den Elektrodraht 4 durch die Bewegung des Legekopfes 2 eine etwa radial nach innen gerichtete Kraft ausgeübt wird/ versetzt sich der Elektrodraht 4 von der Außenseite des Schlitzes mehr zu dessen Innenseite, und es entsteht eine Windung im Schlitz 1a, die etwa am Boden des Schlitzes 1a unterhalb der unteren Kanten der Führungsteile 5a verläuft. Wenn der Raum zwischen dem Schlitzboden und den unteren Kanten der Führungsteile durch nacheinandergelegte Spulenwindungen angefüllt ist, wird das Formelement 5 gemäß den in Fig. 4 eingezeichneten Pfeilen in Schwenkrichtung und in Höhenrichtung angehoben, so daß sich ein zusätzlicher Raum Jim Schlitz 1a für eine weitere Lage von Spulenwindungen über der bereits angebrachten Windungslage bildet". Daraufhin wird der Legekopf 2 wieder so betrieben, daß er aufeinanderfolgende Windungen in den nun entstandenen zusätzlichen Raum legt. Dieser beschriebene Ablaufzyklus wird wiederholt, bis ,,di,e,_;erforderliche Spule in den beiden Statorschlitzen la ·^:

entstanden ist. Die Spulenwindungen werden beim Einlegen in die Schlitze dicht angelegt und überkreuzen einander dabei nicht. Damit wird der Raumfaktor in den Spulen in diesen Statorschlitzen erhöht, und der mit diesem Stator gebildete Motor besitzt eine verbesserte Wirksamkeit.

In den Fig. 5 und 6 ist eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Spulenwickelvorrichtung gezeigt. Hier sind zwei Formelemente 5' bei dem Stator 1 jeweils für jeden zu bewickelnden Schlitz 1a angebracht, und es sind zwei Finger 6 vorhanden, die den von dem Legekopf 2 ablaufenden Elektrodraht 4 jeweils halten und leiten. Jedes Formelement 5¹ besteht aus zwei Führungsteilen 5a'_r die jeweils an den axialen Enden des Stators 1 angeordnet sind und radial nach innen gewendete Kanten besitzen, die jeweils einen Abstand 1b' von der innenliegenden Innenwandfläche der jeweiligen Schlitze 1a besitzen. Jeder Finger 6 besitzt einen Winkelstab 6a, der einesteils- um die Längsachse des Fingers in Richtung der eingezeichneten Pfeile schwenkbar und andererseits in seiner Höhenlage in Richtung des Doppelpfeiles am Fingerfuß bewegbar ist. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Draht 4 in den Schlitz 1a aufeinanderfolgend von der Innenseite zur Außenseite hin eingesetzt werden soll. Während des Betriebes der Vorrichtung wird jede Spulenwindung, die in die Schlitze 1a eingesetzt wird, nicht durch eine sonst entstehende radial nach innen gerichtete Kraft beeinflußt, da die eingesetzten Spulenwindungen durch die Haken- oder Winkelstäbe 6a der Finger 6 radial nach außen in die zwischen den Boden der Schlitze 1a und den Unterkanten der entsprechenden Führungsteile 5a' entstandenen Räume hineingezogen werden. Nachdem eine unterste Lage aufeinanderfolgender Spulenwicklungen in die Schlitze 1a eingelegt wurde, werden die Formelemente 5' angehoben, damit sich ein weiterer Raum zur Aufnahme einer

weiteren Schicht von aufeinanderfolgenden Spulenwicklungen ergibt»

Fig. 7 zeigt nun einen geschlitzten Anker 7, der ebenfalls bewickelt werden soll, wobei dieser Anker 7 zur Verwendung in einer rotierenden Elektromaschine,. beispielsweise einem Motor oder einem Generator ausgelegt ist.

Fig. 8 zeigt nun eine Vorrichtung 10 für das Bewickeln des Ankers 7 mit Elektrodrähten 11. Die Vorrichtung 10 wird durch zwei mit Abstand angebrachte Stützen 13 und 14 an einem horizontalen Tisch 12 gehalten. Die Vorrichtung 10 besitzt zwei mit Abstand voneinander angebrachte Gehäuse und 16, die jeweils mittels eines horizontalen Schlittens 17 bzw» 18 an den Stützen 13 bzw. 14 angebracht ist. Die Gehäuse 15 und 16 können mittels der horizontalen Schlitten 17 bzw. 18 in Horizontalrichtung aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, und der Antrieb geschieht durch entsprechende (nicht gezeigte) Antriebsmittel wie Druckluftzylinder oder mittels einer Spindel über einen Gleichstrommotor.

Der Anker 7 ist an einem (im einzelnen nicht dargestellten) Schrittmechanismus angebracht, der auf dem horizontalen Tisch 12 ruht, und so kann der Anker in Winkelrichtung schrittweise so verstellt werden, daß jeweils unterschiedliche Schlitzpaare in die Spulenwickelstellung gebracht werden.

Zwei Formelementgehäuse 19 und 20 sind einander gegenüber über Lagern an jeweiligen Enden von koaxialen Hohlwellen 28 bzw= 29 angebracht, und die Hohlwellen sind über Lager 34, 34' an jedem Gehäuse 15 bzw. 16 abgestützt.

In den Gehäusen 19 und 20 sind jeweils Futter 21 bzw. aufgenommen sowie je ein Paar bewegbarer Formelemente 45, 46 bzw. 47, 48, die längs des durch den Schrittmechanismus abgestützten Anken 7 angeordnet sind„

Wie Fig. 9 zeigt, besitzen die Futter 21 und 22 jeweils Endabschnitte 21' bzw» 22' und schräg vom Anker her zurückgehende Flächen 21" bzw. 22", und durch diese Flächen werden feststehende Formelemente 24, 24" bzw. 25, 25' gebildet, die sich in Längsrichtung der Außenumfangsflache des Ankers 7 erstrecken. Die Futter 21 und 22 besitzen weiter teilzylindrisch ausgeschnittene Flächen 23 bzw. 23', deren Form der Zylinder - Außenfläche des Ankers 7 angepaßt ist. Im Betrieb wird der Anker 7 in die ausgeschnittenen Flächen 23 und 23' eingepaßt und sicher so gestellt, daß alle Schlitze des Ankers 7 bis auf die mit Spulen zu versehenden abgedeckt sind.

An der Vorrichtung (Fig. 8) sind Wickelköpfe 26 und 27 an den Wellen 28 bzw. 29 hinter den Gehäusen 19 bzw. 20 angebracht, und diese werden über die Wellen 28 bzw. 29 so angetrieben, daß die Drähte 11 zu Spulen im Anker 7 gewickelt werden.

Die Legeköpfe 26 und 27 bestehen jeweils aus Armen 30 bzw. 31, an deren freien Enden Führungsrollen 32 bzw. angebracht sind, um die Drähte 11 beim Wickeln zu leiten. An den Armen 30 und 31 sind jeweils Gegengewichte 32 bzw. 32' angebracht, damit sich die Lege- oder Wickelköpfe 26 und 27 in^a.usgewuchtetem Zustand drehen können.

An jeder Welle 28 und 29 ist am Äußenende eine Riemenscheibe 35 bzw. 36 angebracht, und diese sind durch Muttern 37 bzw. 38 zur drehfesten Verbindung mit den

Wellen 28 bzw. 29 befestigt. Antriebsriemen 39 bzw. 40 dienen zum Antrieb der Wellen und werden durch einen (nicht dargestellten), unter dem horizontalen Tisch 12 angebrachten Motor angetrieben.

In der Welle 28, die hohl ausgeführt ist, sind zwei ineinandergepaßte mit Längskeilen versehene Wellen 41 und 43 eingesetzt und über Lager 49 und 51 abgestützt; in gleicher Weise sind zwei koaxiale mit Längskeilen versehene Wellen 42 und 44 in der Welle 29 untergebracht und durch Lager 50 und 52 abgestützt. Die Keilwellen oder Nutenwellen 41 und 43 sind über Lager 66 bzw. 65 mit Wellen-Verschiebeplatten 63 bzw. 64 verbunden, und diese sind über Kugelumlaufspindeln mit den Wellen von Motoren 61 bzwο 62 gekoppelt. In gleicher Weise sind die Keil- oder Nutenwellen 42 und 44 über Lager 66' und 65' mit Wellenverschiebeplatten 63' bzw. 64' verbunden, welche über Kugelumlaufspindeln mit den Wellen von Motoren 61' bzw. 62' gekoppelt sind. Dadurch können die Keil- oder Nutenwellen unabhängig durch diese Motore in Axialrichtung vor- und zurückbewegt werden»

Die inneren Keil- oder Nutenkeilen 41 und 42 besitzen Axialbohrungen, durch welche die Drähte 11 zu den Lege- oder Wickelköpfen 26 bzw. 27 geleitet werden. Die inneren und die äußeren Keil- bzw. Nutenwellen 41, 43 und 42, 44 besitzen miteinander ausgerichtete radiale Öffnungen, und ebenso sind die Wellen 28 und 29 mit Radialöffnung in Ausrichtung mit diesen radial ausgerichteten Öffnungen der Keil- bzw. Nutenwellen versehen, so daß die Drähte 11 zu den Wickeloder Legeköpfen gelangen können.

An den Keil- oder Nutenwellen 41 und 43 sind Gleitklötze 56 bzw. 55 an den Enden benachbart zu dem Futter 21 über

Lager 54 bzw. 53 angebracht, um die L-förmigen Antriebsarme 71 bzw. 72 für die Formelemente zu drehen. In gleicher Weise sind an den Keil- oder Nutenwellen 42 und 44 Gleitklötze 56' ,■ 55' an den dem Futter 22 benachbarten Enden über Lager 54' bzw. 53' angebracht, um die entsprechenden L-förmigen Antriebsarme 71' bzw. 72' anzutreiben. Die Gleitklötze 55, 56, 55' und 56" können in Axialrichtung gleiten, werden aber durch Führungsstäbe 60 und 60', die an den Gehäusen 19 bzw. 20 befestigt sind, gegen Drehung gesichert. Stifte 59 sind an den Gleitblöcken 55, 55', 56 und 56' befestigt und greifen in Schlitze ein, die jeweils in einem Ende der Antriebsarme 71, 71', 72 und 72' für die Formelemente bestimmt sind, um die Antriebsarme bei einer Axialbewegung der Gleitblöcke 55, 55", 56 und 56' in Drehung zu versetzen. Die Antriebsarme 71, 71', 72 und 72' sind jeweils mit Schwenkstiften 57 an den Futtern 21 bzw. 22 gehalten und stehen an ihren anderen Enden über dort angebrachte Schlitze mit Stiften 58 in Eingriff, die an den Formelementen 45, 46, 47 und 48 befestigt sind. Auf diese Weise sind die Formelemente 45, 46, 47 und 48 in Radialrichtung nach außen bzw. nach innen gegenüber dem Anker 7 bewegbar in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Gleitklötze 55, 55', 56 und 56'.

Der Betrieb der in Fig. 8 und 9 gezeigten Vorrichtung wird nun anhand der Fig. 10 beschrieben. Beim Wickeln von ersten Spulen in die Schlitze S1, S6 und S7, S12 wird beispielsweise der Anker 7 so schrittweise gedreht, daß diese Schlitze, wie Fig. 9 zeigt, in die Freigabelage kommen, und dann wird der Anker durch die Futter 21 und 22 festgelegt, woraufhin die feststehenden Formelemente in die richtige Stellung gebracht werden. Die Motore 61, 62, 61' und 62' werden so angetrieben, daß sie die Wellenverschiebeplatten 63, 64, 63' und 64", die Lager 65, 66, 65'

und 66', die Keil- oder Nutenwellen 43, 41, 44 und 42, die Lager 53, 54, 53' und 54', die Gleitklötze 55, 56, 55" und 56' und die Antriebsarme 71, 72, 71' und 72' für die Formelemente so antreiben, daß diese die bewegbaren Formelemente 45, 46, 47 und 48 radial von einem äußeren Niveau L5 zu einem Wicklungsbeginn-Niveau L1 bewegen. Sobald die bewegbaren Formelemente auf diese Weise gesetzt sind, werden die Anfänge der Drähte 11 in den Schlitzen 102 oder an Haken 103 des Kommutators 101 für den Anker 7 (Fig. 7) befestigt. Nachdem die bewegbaren Formelemente gestellt wurden, werden die Legeköpfe oder Wickelköpfe 26 und 27 so angetrieben, daß sie zum Einlegen einer vorbestimmten Anzahl von Spulenwindungen umlaufen, welche sie nacheinander in die zwischen den bewegbaren Formelementen 45, 46, 47 und 48 und den Böden der Schlitze S1, S6, S7 und Sl2 bestimmten Räume einlegen. Dabei werden die Drähte 11 beim Einsetzen als Spulenwicklungen durch die feststehenden Formelemente 24, 24", und 25' und die beweglichen Formelemente 45, 46, 47 und geleitet. Die eingesetzten Spulenwindungen werden als Schichten eng aneinander in diese Schlitze eingebracht, ohne daß ein Aufstau oder ein überkreuzen der einzelnen Windungen erfolgt. Sobald der Wickelvorgang beendet ist, werden die umlaufenden Legeköpfe 26 und 27 angehalten, und die Abschlußenden und die nächsten Anfänge der Drähte 11 werden an dem Kommutator 101 angeschlossen.

Wenn eine nächste Schicht von Windungen in die Schlitze S2, S7 und Sl, S8 eingesetzt werden soll, wird der Anker 7 gemäß Fig. 9 im Gegenuhrzeigersinn um einen Schritt verdreht. Da die Schlitze S7, S1 bereits eine Schicht von Spulenwindungen enthalten, könnten die Enden dieser Spulenwicklungen die bewegbaren Formelemente 48 und 45 behindern, falls diese beim Niveau L1 bleiben. Deswegen sind vor dem

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Schrittvorschub des Ankers 7 die bewegbaren Formeleraente 48 und 45 auf das Wickelniveau L2 anzuheben. Dann werden die Futter 21 und 2 2 etwas zurückgezogen, um den Anker 7 freizugeben, und dieser wird um einen Schritt gedreht. Dann werden Spulenwindungen in die Schlitze S2, S7 und S1, S8 eingesetzt. Dabei werden die Spulenwicklungen als erste Schicht in die beiden Schlitze S2 und S8 eingesetzt und als zweite Schicht in die Schlitze S1 und S7, und hier werden die zusätzlichen Spulenwindungen aufeinanderfolgend in einen Zwischenraum eingeleitet, der zwischen der vorher gelegten Windungsschicht und den bewegbaren Formelementen 45 und 48 definiert ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Spulenwicklungen dicht aneinander und störungsfrei in Schlitze eingewickelt, ohne daß die bekannten Probleme des Aufstauens, überkreuzens und der Erzeugung unerwünschter Toträume entstehen, und die Spulenenden stören einander nicht. Der Raumfaktor der Spulen in den Schlitzen kann bis auf ca, 70 % erhöht werden, und ist damit 20 % höher als ein Raumfaktor, wie er mit Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erreicht werden kann.

Motore mit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugten Wicklungen können eine höhere Ausgangsleistung erzielen und besitzen dazu verbesserte Wirksamkeit, beispielsweise bezüglich des Temperaturanstiegs im Betrieb, der Lebensdauer der Bürsten und insbesondere mit Bezug auf die Motorgröße.

Claims

Vorrichtung zum Spulenwickeln bei elektrischen Maschinen

Patentansprüche

M ölvorrichtung zum Wickeln von Spulen in einen mit Axialschlitzen versehenen Bestandteil von elektrischen Maschinen, mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen eines Drahtes als Spulenwindungen in ausgewählte Schlitzpaare, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (5; 5¹, 6; 24, 24', 25, 25', 45, 46, 47, 48) zum Leiten der zugeführten Spulenwindungen als Schicht in die Schlitzpäare (1a; 1a¹; S1, S6, S7, S12 »., .) vorgesehen sind, und daß die Leiteinrichtungen schrittweise in Richtung zu den offenen Enden der Schlitze hin bewegbar sind, um aufeinanderfolgende Schichten von Spulenwindungen in die Schlitze einzulegen.

2„ Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Wickeln von Spulen in einen geschlitzten Stator, dadurch gekennzeich

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net, daß die Leiteinrichtungen ein axial bewegbares und schwenkbar in dem Stator (1) angeordnetes Formelement (.5) umfassen, das mindestens ein schwenkbares Führungsteil· (5a) mit einer radial nach außen gewendeten Kante zur Bestimmung eines Spaltes (1b) zwischen sich und einer radial äußeren Seitenwand jedes Schlitzes (1a) besitzt und eine Kante zum Definieren aufeinanderfolgender Zwischenräume zwischen sich selbst und dem Boden des Schlitzes oder der vorher gelegten Windungsschicht in Abhängigkeit von der Bewegung des Formelementes in Richtung zum offenen Ende des Schlitzes (1a), so daß die Spulenwicklungen in die so definierten Zwischenräume durch den Spalt (1b) eingesetzt werden können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Wickeln von Spulen in einem geschlitzten Stator, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen ein axial bewegbares und schwenkbar in dem Stator (1) eingesetztes Formelement (5¹) umfassen mit mindestens einem schwenkbaren Führungsteil (5a¹)/ das eine radial nach innen gewendete Kante zur Definierung eines Spaltes (1b¹) zwischen sich selbst und einer radial inneren Seitenwand jedes Schlitzes (1a¹) besitzt und eine Kante zum Definieren aufeinanderfolgender Zwischenräume zwischen sich selbst und dem Boden des Schlitzes bzw. der vorher gelegten Schicht von Spulenwindungen in Abhängigkeit von der Bewegung des Formelementes (5¹) in Richtung zum offenen Schlitzende, so daß die Spulenwindungen in die Zwischenräume durch den Spalt (1b') eingesetzt werden können, und daß die Leiteinrichtung. weiter mindestens einen bewegbaren Finger (6) enthält zum Versetzen der eingesetzten Spulenwindungen radial auswärts in den Schlitzen (1a¹).

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4„ Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Wickeln von Spulen auf einen geschlitzten Anker, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen eine Vielzahl von feststehenden Formelementen (24, 24', 25, 25') enthalten, die in ümfangsrichtung um den Anker (7) zum Leiten von Drähten in die Schlitze (S1, S2..„, S12) angeordnet werden können und eine Vielzahl von bewegbaren Formelementen (45, 46, 47, 48), die an den axialen Enden des Ankers (7) zum Leiten der Spulenwindungen zum Einsetzen als Schicht in die Schlitze anordenbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuführeinrichtung für den Draht einen Tisch (12), zwei an dem Tisch abgestützte drehbare Wellen (28, 29), und zwei an diesen Wellen (28, 29) mitdrehend angebrachte umlaufende Drahtlegeköpfe (26, 27) mit Führungsrollen (32, 33) zum Leiten der Drähte (11) umfaßt, und daß die Leiteinrichtungen eine Vielzahl von in den drehbaren Wellen (28, 29) drehbar und axial bewegbar abgestützte Keil- oder Nutenwellen (41, 42, 43, 44) umfassen, an denen jeweils an einem Ende Gleitklötze (55, 56, 55', 56¹) angebracht sind, daß jeweils an den Enden der drehbaren Wellen (28, 29) Gehäuse (19, 20) angebracht sind, in denen jeweils ein Futter (21, 22) zum Abstützen des Ankers (7) zwischen diesen angebracht ist, daß die Futter die feststehenden Formelemente bestimmen und daß eine Vielzahl von an den Futtern (21, 22) schwenkbar angebrachte Formelement-Äntriebsarme (71, 72, 71', 72') vorgesehen sind, die über Schwenkverbindungen mit den Gleitklötzen (55, 56, 55', 56") und den bewegbaren Formelementen (45, 46, 47, 48) in Eingriff stehen, um diese aufeinanderfolgend in Radialrichtung nach auswärts zu verschieben, und so aufeinanderfolgende Zwischenräume zwischen diesen und den Boden der Schlitze bzw. den vorher gelegten Spulenwindungsschichten zu definieren in Abhängigkeit von einer Axialbewegung der Keil- oder Nutenwellen (41, 42, 43, 44), wodurch die Spulenwindungen in die Zwischenräume als aufeinanderfolgenden Schichten in den Schlitzen eingesetzt werden können.