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Verfahren zum maschinellen Herstellen einer Zweischichtendrehstromständerwicklung
für elektrische Maschinen Es ist bereits bekannt, die Wicklung elektrischer Maschinen
maschinell herzustellen, wobei die Wicklung als fortlaufender Leiter in die Nuten
des Ständers eingelegt wird.
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Gemäß der Erfindung wird bei der maschinellen Herstellung einer Zweischichtendrehstromständerwicklung
so verfahren, daß die Wicklung als eine sich überlappende konzentrische Wicklung
einögelegt wird.
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Wenn auch auf den ersten Blick die Herstellung einer Wicklung mit
Spulen gleicher Weite, bei denen also für alle Spulen die gleiche Einwindeform verwendet
werden könnte, vorteilhafter erscheint, werden bei einem Verfahren gemäß der Erfindung
wesentliche Vorteile erzielt. Vor allem kann neben einer verkleinerten Wickelkopfausladung
durch verkürzte Stirnverbindungen eine Verringerung des Kupfergewichtes von 4 bis
6% erzielt werden. Außerdem ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung eine Einsparung
an Isoliermaterial und gestattet eine bessere Belüftung der Wickelköpfe.
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Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann mit Vorteil
eine Wickelmaschine benutzt werden, wie sie beispielsweise in Fig. I der Zeichnung
dargestellt ist.
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Die Fig. a und g zeigen Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung
hergestellten Wicklungen. Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert
werden.
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Der zu bewickelnde Ständer einer elektrischen Maschine ist mit i bezeichnet.
2 ist ein Dreharm,
der über ein Zahnradgetriebe 3 und über die Achse
angetrieben wird. Der dem Dreharm zugeordnete Drehkopf I2 ist in dem Maschinengestell
5 gelagert. 6 ist der zu verarbeitende Draht, der über eine aus einem Arm 23 sowie
eine Leitrolle 22 bestehende Spannvorrichtung 7 und eine die Vorspannung des Drahtes
gleichhaltende Zuführungsvorrichtung 8 dem Drehkopf I2 zugeführt wird. Diese Zuführungsvorrichtung
besteht aus einer Leitrolle mit einem Bremsband I9, dessen Spannung durch einen
Stößel geregelt wird, der von der Rastenscheibe 20 gesteuert wird. Der Ständer der
Maschine I ist auf der als Schlitten ausgebildeten verschiebbaren Platte 9 angeordnet,
die durch den Kurbeltrieb IO auf der Grundplatte I3 axial hin und her bewegt wird.
Beim Umlauf des Dreharmes ? würden, ein ruhender Ständer vorausgesetzt, innerhalb
der Ständerbohrung runde Drahtschlingen erzeugt werden. Da aber auf die zu bewickelnde
Stelle des Ständerumfanges eine Einwindeform II aufgesetzt ist, um die der Draht
herumgeführt wird, und dadurch, daß der Ständer selbst eine hin und her gehende
Bewegung ausführt, entstehen Rechteckspulen mit entsprechend abgerundeten Wickelköpfen,
für deren Abmessungen die Form der Stirnflächen der Einwindeform bestimmend ist.
Die Einwindeform II wird in dem Maschinengehäuse durch wechselweise wirksame Führungsstößel
24 gehalten, die in eine Nut 25 der Einwindeform eingreifen. Der in der Zeichnung
links dargestellte Führungsstößel 24 ist unwirksam, wenn der Dreharm 2 den Draht
um das auf dieser Seite gelegene Ende der Einwindeform II schlingt. Während dieser
Zeit ist der in der Zeichnung rechts gelegene nicht dargestellte Führungsstößel
im Eingriff. Umgekehrt greift der Stößel 24 in die Einwindeform II ein, wenn der
Dreharm die am entgegengesetzten Ende liegende Stirn der Einwindeform umfährt. Beim
Umfahren des Einwindekopfes wird der zu verarbeitende Draht zunächst auf einen kleinen
Wulst der Einwindeform abgelegt und bei dem nachfolgenden Eintreten des abgeschrägten
Führungsstößels springt der Draht in den Grund der Ständernut ab, wobei die entsprechend
konisch ausgebildeten Frontflächen der Einwindeform das Abgleiten in die Ständernut
erleichtern. Bei der vorbezeichneten Maschine wird also nach jeder halben Windung
der Draht in den Nutengrund abgelegt, die fertige Spule liegt demnach sofort in
ihrer vorgeschriebenen Lage. Bemerkenswert ist des weiteren, daß der Drehkopf der
Maschine auf Rechts-und Linkslauf umsteuerbar ist und der Ständer von Hand oder
selbsttätig um eine Nut- oder Polteilung weitergedreht werden kann.
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Zu Beginn des Verfahrens werden in die Nuten des Ständers gegen axiale
Verschiebung gesicherte Nutenkästen eingelegt. Alsdann wird der Ständer ausgerichtet
und zwischen den Backen der hin und her gehenden Spannvorrichtung 9 angeordnet.
Der Anfang der einzubringenden Wicklung wird an einem Punkt des Ständers oder Spannschlittens
befestigt. Nunmehr wird auf die zu bewickelnde Stelle des Ständerumfanges eine Einwindeform
bestimmter Abmessungen aufgelegt. Bei Bewegung der Maschine wird der Draht um die
Einwindeform geführt und nach jeder halben Windung durch die Führungsstößel abgestreift
und gleitet daher sofort in den Nutengrund ab. Die Einwindeformen, mit denen die
konzentrischen Spulen der ersten und zweiten Phase des ersten Pols hergestellt werden,
sind so ausgebildet, daß der einzuwindende Draht beiderseits am Nutengrund abgelegt
wird. Jeweils nach Fertigstellung einer Spule wird die Maschine stillgesetzt, die
Einwindeform ausgefahren und die nächstgrößere eingebracht. Für den Fall, daß, wie
im Ausführungsbeispiel dargestellt, drei konzentrische Spulen pro Pol und Phase
vorgesehen sind, wiederholt sich dieser Vorgang noch einmal bis zur Vollendung der
Wicklung der ersten Phase für den ersten Pol.
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Erwähnt sei, daß es keine Bedingung ist, daß das Wickeln der Spulen
pro Pol stets mit der kleinsten Einwindeform begonnen und mit der größten beendet
wird. Die Reihenfolge, in der die Einwindeformen angewandt werden, kann an sich
beliebig jedoch stets so gewählt werden, daß konzentrisch liegende Spulen entstehen.
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Nunmehr bestehen zwei Möglichkeiten für das weitere Aufbringen der
Wicklung. Entweder wird nach Einlegen der Spulen des ersten Pols der ersten Phase
der Draht abgeschnitten und mit der Wicklung der Spulen der zweiten Phase des ersten
Pols begonnen, oder aber der Draht wird in einer Schlinge herausgeführt, an einem
Punkt am Ständergehäuse festgelegt und die Wicklung der Spulen des ersten Pols der
zweiten Phase anschließend fortgesetzt. Im ersten Fall entstehen freie Drahtenden
jeweils nach Aufbringen von drei Spulen einer Phase pro Pol. Im zweiten Fall entstehen
die Drahtschlingen, und der Draht kann für alle Spulen als fortlaufender Leiter
aufgebracht werden. In beiden Fällen müssen jedoch die Spulen aller Pole, die zu
einer Phase gehören, nachträglich elektrisch untereinander verbunden werden.
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Zum Einlegen der Spulen der dritten Phase des ersten Pols werden anders
ausgebildete Einwindeformen benötigt, da die Leiter dieser Spulen, wie aus dem Wickelschema
ersichtlich, zum Teil am Nutengrund, zum Teil am Nutenfenster liegen. Diese Anordnung
der Wicklung trifft des weiteren zu für die Spulen des zweiten und dritten Pols
der ersten, zweiten und dritten Phase sowie für die Spulen des vierten Pols der
ersten Phase. Die Einwindeformen, durch die die Wicklung teils am Nutenfenster,
teils am Nutengrund eingelegt wird, sind, da es sich um die Herstellung einer konzentrischen
Wicklung handelt, selbstverständlich verschieden weit und können wiederholt und
sinngemäß Anwendung finden.
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Vorbezeichnete Einwindeformen sind nicht mehr anwendbar für die Fertigstellung
des vierten Pols der zweiten und dritten Phase, da deren Windungen abweichend von
den vorhergehenden Spulen nur am Nutenfenster liegen. Für die Fertigung der Spulen
wären daher drei voneinander abweichende Einwindeformen zu benutzen, durch die lediglich
die
eingebrachten Windungen an den Nutenfenstern des Ständers abgelegt werden.
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Vorstehende Ausführungen zeigen, daß es nach dem neuen Verfahren möglich
ist, eine sich überlappende konzentrische Zweischichtendrehstromwicklung maschinell
und gegebenenfalls als fortlaufenden Leiter in die Nuten eines Ständers einzulegen.
Zur Erleichterung der maschinellen Fertigung wurden jedoch, wie das Schaltschema
zeigt, die Spulen pro Pol der ersten und zweiten Phase etwas abweichend angeordnet,
denn diese sechs Spulen liegen alle am Nutengrund, müßten eigentlich aber, wie alle
übrigen Spulen, teils am Nutengrund, teils am Nutenfenster angeordnet sein. Dies
wäre zu erreichen, wenn man darauf verzichtet, daß alle Spulen maschinell sofort
in die Nuten eingelegt werden.
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Vorbezeichnete Bedingung kann dann erfüllt werden, wenn für die Herstellung
der Spulen des ersten Pols der ersten und zweiten Phase Einwindeformen benutzt werden,
die die Spulen dieser beiden Phasen auf dem ersten Pol nur einseitig auf den Nutengrund
ablegen, während die andere Seite der mit diesen Einwindeformen erzeugten Spulen
im Ständer hochgehalten wird. Nach Fertigstellung aller Spulen der Wicklung müßten
die im Ständer hochgehaltenen Seiten der Spulen des ersten Pols der ersten und zweiten
Phase nachträglich von Hand eingeträufelt werden, und zwar auf die bereits im Nutengrund
liegenden Spulen des vierten Pols der zweiten und dritten Phase. Auf diese Weise
könnte eine Wicklung erzielt werden, die vollkommen gleichmäßig im Ständer angeordnet
ist.
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Wie das Wickelschema erkennen läßt, müssen die Einwindeformen bzw.
der Ständer jeweils nach Fertigstellung der Spulen pro Pol einer Phase um ein Drittel
der Polteilung weitergedreht werden. Darüber hinaus wäre es möglich, jeweils nach
Einlegen der Spulen pro Pol aller Phasen den Umlaufsinn des Drehkopfes der Wickelmaschine
umzukehren.
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Bei der Wicklung gemäß Fig. 2 ist ein Wickelschritt I-7 gewählt. Es
wäre aber auch durchaus möglich, eine Wicklung mit davon abweichendem Schritt nach
dem neuen Verfahren herzustellen. In Fig. 3 ist z. B. eine sich überlappende konzentrische
Zweischichtendrehstromwicklung mit einem Schritt I-8 dargestellt. Hierbei liegen
in einigen Nuten Spulen der gleichen Phase in zwei Schichten. Erwähnt sei, daß es
bei dieser Wicklung erforderlich wäre, die dritte Spule der dritten Phase des ersten
Pols mit einer Einwindeform einzulegen, die die Spulen beiderseitig auf den Nutengrund
legt, während die zugehörige erste und zweite Spule dieser Phase teils am Nutengrund,
teils am Nutenfenster angeordnet werden müßten.
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Nach dem neuen Verfahren kann Leitermaterial aller Art verarbeitet
werden, z. B. Kupfer, Aluminium oder Widerstandsmaterial. Durch die spannungsfreie
Zuführung des Drahtes werden an dessen Isolation keine erhöhten Anforderungen gestellt,
und es können daher Leiter mit der verschiedensten Isolierung benutzt werden, beispielsweise
Drähte; bei denen als Isolation Lack, Seide, ein- oder zweimal Baumwolle, Papier-Baumwolle,
eine natürliche Oxydschicht, ein Glasgespinst; Glimmer, Asbestpräparate od. dgl.
mehr vorgesehen sind.