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Verfahren und Vorrichtung zum Formen und Befestigen der Endwindungen
der Drahtspulen eines Stators Die Erfindung bezieht sich auf das Wickeln von Spulen
und betrifft besonders Verfahren und Vorrichtungen zum Formen und Halten von Endwindungen
der in einen Stator gewickelten Spulen.
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Geräte, vor allem auf dem Gebiet der Luftfahrt, erfordern Vorrichtungen,
die klein, gedrungen und leistungsfähig und dennoch äußerst widerstandsfähig sind.
Manche elektrischen Geräte, wie Induktionsvorrichtungen mit einem Stator, stellen
besondere Aufgaben beim Wickeln der Spulen derselben, die gewöhnlich aus sehr feinem
Draht bestehen. Die Herstellung dieser Vorrichtungen erfordert häufig besondere
Sorgfalt und spezialisierte Arbeitsverfahren. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung, mit denen gewisse Schwierigkeiten, die beim Wickeln des Stators
für elektrische Vorrichtungen auftreten, überwunden werden.
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Eine Form eines Spulenwickelapparates, bei der die Erfindung verwendet
werden kann, weist Einrichtungen für das Wickeln der Spule und das Halten der Endwindungen
derselben auf entsprechenden Haltern bzw. Gabeln auf, die auf entgegengesetzten
Seiten des Stators angeordnet sind. Nach dem Wickeln jeder Spule #ind Arbeitsgänge
für das Formen von Hand erforderlich, um die Endwindungen zu biegen und zu formen,
derart, daß die Zwischennut oder Zwischennuten für anschließende
Wickelvorgänge
frei bleiben bzw. werden. Bei den bisher bekannten Spulen-Wickelapparaten mußten,
nachdem jede Spule gewickelt war und die Halteeinrichtungen für die. Endwindungen
entfernt waren, die Endwindungen noch entsprechend gebogen und geformt werden. Dazu
kamen noch weitere zeitraubende Arbeitsgänge, da es sowohl infolge der Elastizität
des Drahtes als auch derbesonderen Lage der Statornuten oder infolge von Schwingungen
infolge eines Bedienungsfehlers beim Wickeln und aus anderen Gründen häufig vorkam,
daß die letzte Windung der gewickelten Spule aus ihrer Nut heraussprang, daß eine
Seite der Spule aus ihrer Lage herausfiel oder manchmal, daß alle oder fast alle
Zwischennuten durch eine abgefallene Endwindung während des Wickelns der folgenden
Spule versperrt wurden.
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Die Erfindung vermeidet die vorstehenden unvorhergesehenen und zeitraubenden
Arbeitsgänge und gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung an, um die Endwindungen
bzw. Spulenköpfe in einwandfreier Weise zu formen und zu halten. Die Erfindung erleichtert
somit ganz erheblich die Herstellung von Spulenwicklungen und verbessert die Formgebung
der Endwindungen einer Spule. Ferner gibt sie Mittel an die Hand, die dazu dienen,
die Endwindungen einer Spule entsprechend den Erfordernissen des für die Spulenanordnung
vor-' gesehenen Plans und der Konstruktion des Statorpaketes zu halten.
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Die Erfindung ermöglicht außerdem die Endwindungen einer Spule so
festzuhalten, daß sie während der folgenden Arbeitsgänge eine bestimmte Stellung
einnehmen; sie gestattet durch Verwendung von nachgiebigen Gliedern für das Halten
der Endwindungen ein schnelles Anbringen und Entfernen derselben.
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Die Vorrichtung zum Formen und Festhalten der Endwindung einer Spule
nach der Erfindung weist in erster Linie einen drehbaren Kranz oder Halter für die
Aufnahme eines Statorpaketes auf, der als Statornest bezeichnet wird und an dessen
gegenüberliegenden Stirnseiten seitlich abstehende Stifte befestigt sind, die in
bezug auf die Nuten des Stators in geeigneter Weise angeordnet sind, um Haken für
die Formgebung der Spulen in der richtigen Lage festzuhalten.
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Haken aus elastischem Werkstoff werden einzeln angebracht und über
die Endwindungen einer oder mehrerer Statorspulen gelegt bzw. gehängt, und die entgegengesetzten
Enden der Haken werden an den in Betracht kommenden Stiften angebracht, so daß die
Endwindungen der Spule von den unausgefüllten oder teilweise gefüllten Statornuten
ferngehalten werden. Die Stifte werden ferner dazu verwendet, die freien Enden oder
Endabschnitte der Spulendrähte darauf zu verdrillen, wenn die einzelnen Spulen gewickelt
werden.
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Die vorstehend angegebenen sowie weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung gehen deutlicher, aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervor,
in der die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist. Doch wird
ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung keineswegs hierauf beschränkt
ist. In den Zeichnungen zeigt Fig. I eine Seitenansicht der Haltevorrichtung für
den Stator, die mit Stiften versehen ist, um die dem Formen und Halten der Spule
dienenden Haken festzuhalten, Fig. 2 eine Aufsicht der Vorrichtung nach Fig. I mit
einem Stator, der die Endwindungen bzw. Spulenköpfe von zwei bereits gewickelten
Spulen erkennen läßt, Fig. 3 eine Unteransicht der Vorrichtung nach Fig. I mit den
gegenüberliegenden Endwindungen der in Fig. 2 dargestellten Spulen.
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Die dargestellte Vorrichtung weist ein Statornest bzw. einen Halter
Io mit einer Vorderfläche II und einer Rückfläche I2 auf. Der Halter ist eine kreisförmige
Platte, die eine ringförmige Außenfläche I3 und eine ringförmige Innenfläche 14
aufweist, welch letztere kreisförmig ausgebildet ist, um ein Statorpaket von gleichem
Umriß aufzunehmen.
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Eine Halteschraube I5 für das Statorpaket besitzt einen Schaftteil
I6, der frei in der Bohrung I7 gleitet, wenn der Gewindeteil I8 der Schraube in
dem entsprechenden Muttergewinde I9 gedreht wird, das in dem Körper 2o des Halters
ausgebildet ist.
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Eine Mehrzahl von Stiften 2I ist seitlich an der Vorderfläche II und
der Rückfläche I2 des Körpers 2o des Halters befestigt. Für jeden Stift an der Vorderfläche
des Halters ist ein Stift an der Rückfläche vorgesehen.
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Die einzelnen Stifte auf der einen Fläche sind, wie dargestellt, gegen
die entsprechenden Stifte auf der entgegen gesetzten Fläche im Winkelsinne versetzt,
um die Haken zu halten, welche die entgegengesetzten Schleifen bzw. Köpfe von Spulen
erfassen, die in einen Stator mit schrägen Nuten eingewickelt sind. Die versetzte
Anordnung der entsprechenden Stifte ist durch den schrägen Nutenverlauf bei dem
in der Zeichnung dargestellten Statorpaket bedingt. Jedoch können die. zugeordneten
Stifte auf entgegengesetzten Seiten des Statorhalters auch miteinander fluchten,
d. h. nicht in der Winkelrichtung versetzt sein, wenn das Statorpaket gerade Nuten
besitzt. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann also für jede beliebige Ausführung
der Statornuten verwendet werden, wobei die Stiftanordnung dementsprechend festgelegt
wird.
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Die Stifte in der Ausführung des Stiftes 21 haben je eine Ringnut
22 und einen Kopftei123. Bei dieser Stiftausführung kommt die Ringnut in einem Abstand
von der Fläche i i oder 12 des Grundkörpers 2o zu liegen. Die Stifte in der Ausführung
des Stiftes 25 haben ebenfalls einen Kopfteil und eine Ringnut wie der Stift 2i,
aber die Ringnut beim Stift 25 liegt dicht an oder nahezu bündig mit einer Fläche
des Grundkörpers 2o.
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Der Stift 26 stellt eine dritte Stiftausführung dar und besitzt eine
erste Ringnut 27 in einem bestimmten Abstand von einer Fläche des Grundkörpers
und
einer zweiten Ringnut 28 im Abstand hinter der ersten Ringnut von der Fläche des
Statorhalters aus gesehen. Obgleich die zweite Ringnut in der Zeichnung gerade nicht
im Gebrauch dargestellt ist, kann sie für einen anderen Haken verwendet werden,
z. B. um eine Endwindung einer der aufeinanderfolgenden Spulen zu halten, oder entsprechend
den jeweiligen Erfordernissen in anderer Weise.
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Sämtliche Haken sind allgemein mit 24 bezeichnet, da jeder Haken 24
einen Kopfteil 23, der an der Ringnut eines Stiftes angreift, und einen Fußteil
29 aufweist, der teilweise um die Drahtwindungen einer Spule herum zu greifen vermag,
nachdem die Spule in die Nuten eines Statorpaketes gewickelt worden .ist.
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Die Haken können ungleiche Umrisse bzw. Formen haben, indem bei einem
Haken der Fuß in derselben Ebene wie der Kopf ausgebildet sein kann, wobei die freien
Enden von Kopf und Fuß auf derselben Seite des Schaftteils 3o des Hakens liegen,
wie für die Ausführung des Hakens 3I dargestellt ist, oder das freie Ende des Fußes
kann auf der entgegengesetzten Seite wie das freie Ende des Kopfes liegen, wie für
die Hakenausführung 32 dargestellt ist. Ferner können der Kopf und der Fuß eines
Hakens auf derselben Seite oder auf entgegengesetzten Seiten des Schaftteils, aber
in verschiedenen Ebenen liegen, wobei der Schaftteil 30 je nach den besonderen
Erfordernissen gerade oder zu irgendeiner Form gebogen sein kann.
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Ferner kann die Ebene des Fußes um etwa 9o° von der Ebene des Kopfes
abweichen, wobei das freie Ende zu einer Fläche des Statorhalters hin oder von dieser
weg gerichtet ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Kopf in die Ringnut
des Stiftes einschnappen, oder er kann etwas lose in diese Ringnut passen. Ferner
kann der Kopf des Hakens eine andere Form annehmen, etwa die eines rohrförmigen
Körpers, der in der Längsrichtung über das Ende des Stiftes gleiten kann, und der
Schaftteil sowie der Fuß können ihre vorliegende Form behalten, wobei der rohrförmige
Körper unter einem rechten Winkel an dem Schaftteil angelötet bzw. angeschweißt
ist. Ferner kann der Rohrkörper eine bestimmte Länge besitzen, um den Schaft des
Hakens in einen geeigneten Abstand von einer Fläche des Statorhalters zu bringen.
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In der Zeichnung sind nur zwei Statorspulen dargestellt. Die eine
Statorspule 33 ist eine solche von vierfacher Nutteilung, und die andere Statorspule
34 besitzt eine zweifache Nutteilung. Die Spule 33 ist in die Nuten 4 und g gewickelt,
während die Spule 34 in die Nuten 3 und I gewickelt ist und die Zwischennut 2 der
Spule 34 unausgefüllt ist, jedoch einen Spulenteil aufzunehmen hat, der bei einem
späteren Wicklungsvorgang in diese eingebracht wird.
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Die Wiedergabe von lediglich zwei Spulen in der Zeichnung bezweckt
die Deutlichkeit der Darstellung. Wenn sämtliche Spulen richtig in den Stator gewickelt
sind und besonders wenn es sich um verteilte Wicklungen handelt, bieten die sich
unregelmäßig überlappenden Drahtbündel ein ziemlich verwickeltes bzw. unübersichtliches
Bild. Jedoch ist die Vorrichtung nach der Erfindung dazu geeignet, den Anforderungen
auf Übersichtlichkeit gerecht zu werden.
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Mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, das Formen
und Halten der einzelnen Endwindungen in einer bestimmten Lage und das lösbare Befestigen
der Endabschnitte ili bestimmten, von der Endwindung entfernten Punkten durchzuführen
und auf diese Weise Störungen bzw. Fehler auf Grund von losen Drahtenden, abfallenden
Spulenabschnitten, Versperren von Nuten infolge schlechter Formung der Endwindungen
sowie anderer Faktoren auszuschalten.
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Gewöhnlich befinden sich .die Schleifen bzw. Köpfe der Drahtspule
unmittelbar nach dem Wickeln in derselben Ebene oder angenähert in derselben Ebene
wie die Seitenabschnitte der Spule in den Nuten. Das einwandfreie Ändern der Form
der Schleifen ist eine Aufgabe, die einen erfahrenen Arbeiter verlangt. Durch das
Verfahren nach der Erfindung kann die Form der Schleife mit Hilfe der Haken so verändert
werden, daß die Endwindung mit der Ebene der Seitenabschnitte der Spule einen Winkel
bildet. Wenn dies beim Fortschreiten der Arbeit an jeder einzelnen Spule durchgeführt
wird, kann der Arbeiter das Wickeln einer weiteren Spule vornehmen mit der Gewähr,
daß die Windungen derselben in die richtigen Nuten gewickelt werden.
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Bei der Formung der Schleife oder Endwindung einer Spule wird ein
Haken gewählt, dessen freies Fußende in die gewünschte Richtung weist und in eine
geeignete Ebene in bezug auf die Ebene des den Kopf des Hakens bildenden Teils gebogen
ist. Der Fuß eines Hakens wird um das Bündel der Drähte einer Spule gelegt und ungefähr
zu dem gewünschten Bereich der Spule bewegt, und alsdann wird der Kopf des Hakens
um den Kopf eines ausgewählten Stiftes gelegt und in die Ringnut des Stiftes bewegt,
und zwar entsprechend dem für die betreffende Spule erforderlichen Abstand von der
Stirnseite. Gewöhnlich wird ein Haken an jeder Nut auf jeder Stirnseite des Stators
verwendet. Nachdem die erforderlichen Haken an einer Endwindung angebracht sind,
wird das Werkstück von dem Arbeiter geprüft, um sicher zu gehen, daß die Zwischennuten
von der Endwindung freigelassen sind. Häufig ist eine gewisse Ausrichtung bzw. Korrektur
notwendig, je nach der Erfahrung und dem Geschick des Arbeiters.
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Da die Spulen aus Draht bestehen, verursachen die Haken gewöhnlich
etwas scharfe Biegungen an den Berührungsstellen mit dem Drahtbündel infolge der
bei der Formung erforderlichen Beanspruchung und je nach der Nachgiebigkeit der
Haken. Infolgedessen kann in den Verfahrensstufen für die Formung der Endwindungen
ein Abschnitt einer Schleife sich über die Stirnfläche des Statorpaketes hinaus
erstrecken. Hierdurch kann dann eine weitere Nachformung erforderlich werden,
nachdem
sämtliche Spulen gewickelt sind, um die für die Verwendung des Stators als Teil
einer elektrischen Einrichtung erforderliche Symmetrie herzustellen.
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Bei den Geräten für die Luftfahrt ist wegen der Notwendigkeit der
Verwendung feinen Drahtes für kleine Geräte das Wickeln der Spule noch verwickelter,
jedoch werden die hierbei sonst auftretenden Schwierigkeiten, wie abfallende Spulen,
lose letzte Windungen, unbefestigte Spulenendabschnitte und andere Erscheinungen
mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung vollständig ausgeschaltet.
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Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung für die Formung und Halterung der Spulen oder von Teilen derselben
an die Hand gibt, mit denen die Wickelarbeit bei Statorspulen weitgehend vereinfacht,
die Möglichkeit von Fehlern verringert, die Wickeldauer je Stator herabgesetzt und
eine erhebliche Senkung der Herstellungskosten durch Ersparnis an Arbeit und Material
ermöglicht ist. Ferner ist zu beachten, daß das von Hand durchzuführende Verfahren
der Formung und Halterung der Endwindungen von Spulen nach der vorliegenden Erfindung
in einem selbsttätigen Apparat vorgenommen werden kann.
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Obgleich nur eine Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben
und veranschaulicht ist, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung
keineswegs hierauf beschränkt ist, vielmehr sind vielfache Änderungen in der Ausführung
und der Anordnung der Teile möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.