DE3014931A1

DE3014931A1 - Verfahren zur herstellung topffoermiger kernloser anker

Info

Publication number: DE3014931A1
Application number: DE19803014931
Authority: DE
Inventors: Masanori Morisawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1980-10-30
Also published as: US4337568A; JPS55141963A; DE3014931C2; CA1143548A

Description

PA T K NT AN WALTE ADENAUERALLEE 3O ■ D-2000 HAMBURG 1 · TEL. (Ο·4Ο) *2·4-4Ε22

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelder: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Osaka

Verfahren zur Herstellung topfförmiger kernloser Anker

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung eines topf- oder tassenförtnigen kernlosen Ankers.

Topfförmige kernlose Anker werden üblicherweise durch folgendes Verfahren hergestellt. Zuerst werden Leiter durch eine Wicklungsvorrichtung in eine topfförmige Ankerwicklung gewickelt und die Wicklung ist so geformt, wie es durch ein Formgesenk vorgegeben ist. Die Anschlußenden der Abschnitte der Wicklungen werden mit den Anschlüssen eines Kommutators verbunden, der an einer Welle befestigt ist, so daß eine Ankeranordnung vorbereitet wird, die anschließend in eine Form gebracht wird. Eine Harzlösung, beispielsweise Epoxydharz, wird in die Form oder das Gesenk unter
vermindertem Druck gegossen und die Form wird erhitzt, damit das Harz härtet, so daß ein kernloser Anker erhalten wird.

Dieses Verfahren ist jedoch nicht für eine Massenproduktion geeignet, da das Verfahren einen Ofen benötigt, und die Lösung,
die eine sehr niedrige Viskosität besitzt, viel Zeit (zumindest eine Stunde) benötigt, um in der Wärme auszuhärten, so daß eine große Anzahl von Formen notwendig ist. Außerdem benötigt das
Verfahren eine große Zeit für das Eingießen des Harzes und die
Entfernung von Graten. Zusätzlich bringt das Verfahren ein
Problem bezüglich der Qualität des erzeugten Gegenstandes mit
sich, da der verringerte Druck, mit dem das Harz in das Gesenk
gegossen wird, die Bildung von Blasen in der Harzform begünstigt, was eine verringerte Stärke des Ankers mit sich bringt.

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Um das herkömmliche Verfahren zu verbessern, wurde vorgeschlagen, einen Topfförmigen Anker in einem Gesenk anzuordnen und ein erhitztes, halbausgehärtetes Harz in das Gesenk unter Druck durch ein Tor in der Öffnung des Topfes oder einem ümfangsabschnitt des Bodens einzuführen. Obwohl dieses Verfahren für die Massenproduktion geeigneter als der oben erwähnte Prozeß ist, da das Harz in eine Gruppe von mehreren Gesenken von einem Vorratsbehälter injiziert werden kann und wenigen Minuten härtbar ist, führt der Druck, der für das Injizieren des Harzes notwendig ist, leicht dazu, daß die Ankerwicklungen oder die Anschlußenden der Leiter, die mit dem Kommutator verbunden sind, etwas deformieren, wenn die Leiter der Wicklungen einen kleinen Durchmesser haben, oder daß ein sehr enger Kontakt der Leiter auftritt mit der Wahrscheinlichkeit von Kurzschlüssen. Weiterhin bleibt Harz in dem Vorratsbehälter zurück, mit dem Ergebnis, daß lediglich etwa 20 bis 30$ des Harzes effektiv für die Formung verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Ankern vorzusehen, bei dem die Ankerkomponenten in einem Gesenk mit einem Harzteil für]die wirkungsvolle Ausnutzung des Harzes ohne Abfall angeordnet werden, so daß die Harzkosten für die Herstellung der Anker verringert werden,

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man die Leiter mit einer vorgegebenen Anzahl von Wicklungen in der Form eines Topfes wickelt, um eine Ankerwicklung zu erhalten, die Ankerwicklung und ein Bauteil mit einem Kommutator zur Bildung eines Ankers in einer Erwärmungs-Gesenkvorrichtung zusammen mit einem Formharzteil in der Form eines Festkörpers bei Raumtemperatur anordnet, die Gesenkanordnung schließt, um das Harzteil zu schmelzen, und das geschmolzene Harz in den Raum, der durch die Gesenkanordnung gebildet wird, eintreten läßt, und danach das Harz aushärtet, um fest die Ankerwicklung und die Ankerbausteine einschließlich des Kommutators mit dem Harz zu vereinigen.

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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es möglich wird, das Harz zu erwärmen und zu fluidisieren, und eine Ankerwicklung in dem gleichen Gesenk auszubilden, um die Herstellungsausrüstung zur Kostenverringerung zu vereinfachen, wobei sehr stark der Herstellungsprozeß abgekürzt wird und die notwendige Zeit zur Herstellung von Ankern verringert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es möglich wird, Harz einer Ankerwicklung bei einem Druck zuzuführen, der etwas höher als der Umgebungsdruck ist, während die Reibung zwischen den Leitern der Wicklung erringert wird, so daß das Harz die Wicklungen benetzt und die Wicklung mit dem Harz in einem kurzen Zeitraum fixiert wird, so daß ein Kurzschluß, ein Brechen oder eine Deformation der Wicklungen verhindert wird.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, bei dem die Ankerwicklung lediglich einmal erwärmt werden muß, so daß eine thermische Degradation der Wicklung verringert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ankerwicklung

gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Ankerwicklung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, bevor sie mit

Harz ausgeformt ist;
Fig. 3
bis 5 sind Schnittansichten, die die Ilerstellungsschritte eines

topfförmigen kernlosen Ankers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen; Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die einen Anker zeigt, der durch die Schritte, die in den Fig. 3 bis 5 dargestellt

sind, hergestellt worden ist;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die einen topfförmigen kernlosen Anker zeigt, während dieser gemäß einer zweiten Ausführungs·

form der Erfindung hergestellt ist;
Fig. 8
und 9 sind Schnittansichten, die Anker darstellen, die gemäß

einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestellt

sind;

Fig.10 ist eine Teilschnittansicht, die einen topfförmigen,
- kernlosen Anker zeigt, während dieser gemäß einer

dritten Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist;

und
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die einen Anker, der gemäß

einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt

ist, zeigt.

Zur Herstellung topfförmiger kernloser Anker gemäß der vorliegenden Erfindung werden elektrische Drähte, die thermisch selbstklebend sind, für eine spezielle Anzahl von Windungen zu Spulen durch eine WicklungEvorrichtung gewickelt, und eine vorgegebene Anzahl von Spulen wird so kombiniert, daß eine Ankerwicklung 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, geschaffen wird.

Die Anschlußenden der Wicklungen 1 werden dann mit einem Kommutator k verbunden, der an einer Welle 3» tfie aus Fig. 2 zu entnehmen, befestigt ist. Ein Schutzüberzug 5 wird über den Kommutator h geführt, so daß das Harz nicht an ue*i unterschrittenen
und äußeren Umfangsabschnitten des Kommutators h während des
Harzformens, das anschließend beschrieben wird, anhaftet.

Die Ankeranordnung wird dann in der in Fig. 3 dargestellten
Gesenkanordnung zur Harzformung plaziert. Die Formanordnung umfaßt einen unteren Gesenkträger 6 mit einer darin aufgenommenen! nicht dargestellten Erwärtnungsvorrichtung, einen unteren Gesenkhauptkörper 71 der an dem unteren Gesenkträger 6 befestigt ist, ein bewegbares unteres Gesenkteil 8 mit einer Bohrung 9 in
dessen Mitte zur Aufnahme einer Welle, eine untere Schraubenfeder 10 zur Beaufschlagung des bewegbaren unteren Gesenkteiles 8 aus dem unteren Gesenkhauptkörper 7 heraus, einen oberen

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Gesenkträger 11 mit einer darin aufgenommenen, nicht dargestellten Erwärmungsvorrichtung, einem oberen Gesenkhauptkörper 12, der an dem oberen Gesenkträger 11 befestigt ist, um den Außenumfang des Ankers in eine vorgegebene Form auszubilden, ein bewegbares oberes Gesenkteil 13i das lose in den oberen Gesenkhauptkörper eingepaßt istjund eine Ausnehmung lh in seiner Mitte für die Einführung eines Kommutators besitzt, und Dirnensionierungsstäbe 15» die an dem bewegbaren oberen Gesenkteil 13 befestigt sind und durch die Bohrungen 16, die dem oberen Gesenkhauptkörper 12 ausgebildet sind, führen. Eine obere Schraubenfeder 17» die das bewegbare obere Gesenkteil 13 in Richtung des beweglichen unteren Gesenkteiles zu jeder Zeit beaufschlagt, besitzt eine geringere Federkraft als die untere Schraubenfeder 10. Der untere Gesenkhauptkörper 7 ist mit Bohrungen 18 ausgebildet, die sich hindurch erstrecken und den Dimensionierungsstangen

is t
gegenüberliegen. Mit 19 eine ringförmige Harzplatte bezeichnet, die als Formmaterial für die Ankerwicklung 1 dient und aus einem gekneteten Gemisch einer ungehärteten Α-Stufe von aushärtbarem Epoxydharz, Additiven und vorgegebenen Pigmenten besteht.

Der Harzformbetrieb, der durch die Gesenkanordnung nach Fig. erzielt wird, wird unter Bezugnahme auf die Fig. h und 5 beschrieben. Die in dem unteren Gesenkträger 6 und dem oberen Gesenkträger 11 aufgenommenen Erwärmungsvorrichtungen werden eingeschaltet, so daß die Gesenkvorrichtung in ihrer Gesamtheit aufheizt und die Vorrichtung bei einer vorgegebenen Temperatur hält. Als nächstes wird die in Fig. 2 dargestellte Ankeranordnung auf dem oberen Ende des bewegbaren unteren Gesenkteiles 8 angeordnet, wobei die Harzplatte 19 auf der AnkeranOrdnung plaziert wird. Der untere Gesenkblock mit dem Träger 6, dem Hauptkörper 7 und dem bewegbaren Teil 8 wird angehoben, um das Schließen und Klemmen der Gesenkanordnung einzuleiten. Während dieses Vorgangs tritt die erste aufeinandertreffende Berührung zwischen den unteren und oberen Gesenkblöcken zwischen einem Flansch 8a am bewegbaren unteren Gesenkteil 8 und den Dimensionierungsstäben 15» wie aus Fig. h zu ersehen, ein.

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Da die obere Schraubenfeder 17 schwächer als die untere Schraubenfeder 10 ist, beginnt das obere Gesenkteil 13 danach, sich in die Richtung eines Pfeils zu erheben und führt dieses Anheben fort, bis es in Berührung mit dem oberen Gesenkträger 11 kommt. Während dieser Bewegung wird die Ankerwicklung 1 fortschreitend zur gewünschten Form ausgebildet. Nachdem das bewegbare obere Gesenkteil 13 in seiner oberen Grenzstellung 11a angehalten hat, wird das untere bewegbare Gesenkteil 8 an seinem Anheben durch die Dimensionierungsstangen 15 gehindert, und die untere Schraubenfeder 10 wird zusammengedrückt. Während der Kompression der unteren Schraubenfeder 10 tritt der untere Gesenkhauptkörper 7 in den oberen Gesenkhauptkörper 12 ein, um das offene Ende der topfförmigen Wicklung 1 zu formen. Schließlich kommt der untere Gesenkhauptkörper 7 in Berührung mit dem unteren Ende 12a des oberen Gesenkhauptkörpers 12, wie aus Fig. 5 zu sehen ist, wodurch die Gesenkanordnung vollständig geschlossen ist. Auf der anderen Seite schmilzt die Harzplatte 19 fortschreitend während des Ausformens der Ankerwicklung 1, befeuchtet die Wicklungen 1 und reduziert die Reibung zwischen den gewickelten Leitern sowie zwischen den Wicklungen und dem Gesenk, und füllt den durch die Gesenkanordnung begrenzten Raum aus. Nachdem die Gesenkanordnung vollständig geschlossen worden ist, wie es in Fig. 5 zu sehen ist, wird die Anordnung in diesem Zustand für mehrere Minuten gehalten, wodurch das Harz aushärtet, um die Wicklungen 1, die Welle 3 und den Kommutator k in einen festen Körper zu vereinigen. Die Gesenkanordnung wird danach in der Reihenfolge

obigen
umgekehrt zu dem Schließen geöffnet, und der vollständige Anker, wie er in Fig. 6 zu erkennen ist, wird entnommen.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren können die Ankerwicklung 1, die Welle 3 und der Kommutator k in einen festen Körper mit dem Harz vereinigt werden, wobei die Wicklung zu der vorgegebenen Form ausgebildet ist, in^dem einfach die Anordnung dieser Elemente und die Harzplatte 19 in eine erwärmende Gesenkanordnung aus zwei getrennten Blöcken eines oberen und eines unteren

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Gesenks eingeführt wird und der untere Gesenkblock nach oben und anschließend wieder nach unten bewegt wird. Da die Spulenenden an der Unterseite der topfförmigen Wicklung 1 durch die Harzplatte 19 etwa gleichzeitig mit dem Start des Formens des Außenumfangs der Wicklung 1 gehalten werden, werden die Anschlußenden 2 der Leiter, die mit dem Kommutator k verbunden sind, nicht zerstört oder gebrochen. Während abnorme Drücke eventuell auf die Spulenenden, abhängig von der Größe der Kraft der oberen Schraubenfeder 17, wirken können, werden die Wicklungen nicht auf Dimension Kleiner als ein vorgegebener Wert durch das Vorsehen der Dimensionierungsstäbe 15 zusammengedrückt, so daß die Spulenenden auf der Unterseite der topfförmigen Wicklung keiner großen Kraft unterworfen wird, selbst wenn die Feder 17 stark ausgebildet ist. Dies dient dazu, Kurzschlüsse, oder auch ein Brechen der Anschlußdrähte 2 zu verhindern. Die Harzplatte 19» die ein geknetetes Gemisch aus bei Wärme aushärtbarem Harz, Additiven und einem vorgegebenen Pigment enthält, ermöglicht eine Herstellung von Ankern mit Wicklungen unterschiedlicher Auslegungen durch einen kontinuierlichen Betrieb, wenn verschiedene Pigmente verwendet werden, um die unterschiedlichen Ausführungen zu identifizieren.

Obwohl die Harzplatte 19 auf der Unterseite der topfförmigen Ankerwicklung 1, die auf dem bewegbaren unteren Gesenkteil 8 bei der obigen Ausführungsform gesetzt ist, angeordnet ist, kann der gleiche Anker wie oben in der gleichen Weise hergestellt werden, wenn die Harzplatte 19 zwischen dem bewegbaren Gesenkteil 8 und dem Boden angeordnet ist. Das A-S±ufen-thermisch härtbare Harz, daß in der oben erwähnten Ausführungsform verwendet wird, ist ersetzbar durch ein B-Stufen- (halbgehärtetes) Harz, um die Aushärtzeit abzukürzen. Um die Ilärtzeit weiter zu verringern, kann die Harzplatte 19 vor dem Formen vorerwännt werden. Obwohl der untere Gesenkblock nach oben zum oberen Gesenkblock hin in einer festen Stellung zur Gesenkschließung gemäß der oben erwähnten Ausführungsform angehoben ist, kann der obere Gesenkblock nach unten von oben gegen den unteren Gesenkblock in einer festen Stellung gepreßt werden.

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Falls erwünscht, kann die Welle 3 in einer Ankeranordnung fest eingeführt werden, nachdem das Harz ausgehärtet ist.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, durch die Anker in der gleichen Weise wie durch die vorangegangene Ausführungsform hergestellt werden können, mit der Ausnahme, daß ein Dämpfungsteil 20, beispielsweise ein hohler Ring mit geringer Wandstärke vorgesehen ist, das im Volumen verkleinerbar ist, wenn es einem Druck unterworfen ist, und dieses Dämpfungsteil ist auf der Unterseite der topfförmigen Ankerwicklung 1 angeordnet, insbesondere an der Stelle, an der die Anschlußdrähte 2 des Leiters mit dem Kommutator verbunden sind. Fig. 8 zeigt einen auf diese Weise hergestellten Anker.

Gemäß der zweiten Ausführungsform, die das Dämpfungsteil 20 verwendet, daß im Volumen verkleinerbar ist, wenn es einem Druck unterworfen ist, werden die gleiche Gesenkanordnung und Harzplatten für die Wicklungen mit verschiedenen Anforderungen verwendet, selbst wenn die Harzplatten in der Harzmenge variieren. Das Harz kann mit einer gleichförmigen Höhe eingefüllt werden, ohne daß ein Grenzwert überschritten wird, das Teil 20 dient auch zum Schutz der Wicklung 1.

Die gleichen Wirkungsweisen wie oben werden erreichbar, wenn das Dämpfungsteil 20 am offenen Ende der topfförmigen Wicklung 1, wie in einer gebrochenen Linie in Fig. 7 dargestellt, angeordnet ist. Fig. 9 zeigt einen topfförmigen kernlosen Anker, der durch dieses Verfahren hergestellt ist,

Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsfortn der Erfindung, in der die Harzplatte 19 auf dem beweglichen unteren Gesenkteil 8 angeordnet ist_} und die Ankerwicklung 1 ist darauf entlang angebracht mit einem Kommutator k_t der mit den Anschlußdrähten 2 verbunden ist_s und mit einem Widerstandselement 21 zum Schutz des Kommutators versehen ist, wobei eine Welle 3 und ein stark magnetisiertes Teil 22 auf der Wicklung 1 angeordnet werden

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und ein Ausgleichsgewicht 23 in der Öffnung der topffönnigen Wicklung 1 angeordnet ist. Dieses Komponenten werden in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform in einen Anker, wie er in Pig. 11 dargestellt ist, verbunden.

Es können durch das obige Verfahren Anker hergestellt werden, ohne daß Harz von außen injiziert werden muß, selbst wenn zusätzliche teile, wie beispielsweise .Widerstandselemente 21, Magnetteile 22, Ausgleichsgewichte 23, etc. aufgenommen werden müssen. Da diese Komponenten zugleich mit dem Wicklungsformprozeß vereinigt werden, werden diese Komponenten elastisch durch die Elastizität der Wicklung gehalten, ohne daß ein Brechen oder ähnliche Nachteile auftreten.

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Claims

PATENTANWÄLTE

D-2OOO HAMBURS 1 · TEL. (O4O) * 24 45 22

Aktenzeichen: IJeuanmeldung

Anmelder: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Osaka

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung eines topfförmigen, kernlosen Ankers, dadurch gekennzeichnet, daß man Leiter mit einer vorgegebenen Anzahl von Windungen in der Form eines Topfes wickelt, um eine Ankerwicklung zu erhalten, die Ankerwicklung und einen Baustein mit einem Kommutator zur Bildung eines Ankers in einer Gesenkanordnung zur Erwärmung mit einem Ilarzteil für die Formung, das als Festkörper bei Raumtemperatur vorliegt, einschließt, die Gesenkanordnung schließt, um das Harzteil zu schmelzen, und das geschmolzene Harz in den Raum, der durch die Gesenkanordnung begrenzt wird, fließen läßt, und danach das Harz aushärtet, um die Ankerwicklung und die Ankerbausteine einschließlich des Kommutators mit dem Harz fest zu vereinigen.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dndurch gekennzeichnet, daß die erwärmbare Gesenkanordnung ein bewegbares unteres Gesenkteil zur Lagerung der Ankerwicklung und Begrenzung der Innenumfangsabmessungen des Ankers besitzt, einen unteren Gesenkhauptkörper zur Hinderung des bewegbaren unteren Gesenkteils an Seitwärtsbewegung und zur Formung des offenen Endes des topfförmigen Ankers, ein bewegbares oberes Gesenkteil, das dem bewegbaren unteren Gesenkteil gegenüberliegt, um die Abmessungen der Unterseite des topfförmigen Ankers zu bestimmen, und einen oberen Gesenkhauptkörper, um das bewegbare obere Gesenkteil an einer Seitwärtsbewegung zu hindern, um die Außenumfangsabmessungen des Ankers festzulegen, wobei das bewegbare untere Gesenkten und das bewegbare obere Gesenkteil in Richtung aufeinander zu durch Federn unterschiedlicher Konstanten beaufschlagt werden, so daß, wenn

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das bewegbare untere Gesenkteil und der untere Gesenkhauptkörper oder das bewegbare obere Gesenkteil in Richtung zum gegenüberliegenden Gesenkteil zum Schließen der Gesenkanordnung bewegt werden, die Unterseite des topfförmigen Ankers in ihren Ausmaßen durch das bewegbare untere und obere Gesenkteil begrenzt sind, und der untere Gesenkhauptkörper und der obere Gesenkhauptkörper danach in enge Berührung

werden
miteinander gebracht^ um die Ankerwicklung wie gewünscht zu formen, während das Harz in den Raum zwischen der Gesenkanordnung fließt, um die Ankerwicklung und den Kommutator in vorgegebener Form fest zu vereinigen.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zur Beaufschlagung des bewegbaren oberen Gesenkteils eine kleinere Konstante als die Feder zur Beaufschlagung des bewegbaren unteren Gesenkteiles besitzt, und die Unterseite des topfförmigen Ankers in deren Ausmaßen bestimmt wird durch die Diraensionierungsstäbe, die an dem bewegbaren oberen oder unteren Gesenkteil zur Einstellung der Entfernung zwischen den Gesenkteilen, wenn das eine der Gesenkteile in Nähe zu dem ancferen gebracht worden ist, befestigt sind.
h) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formharzteil ein Harzring mit einem darin enthaltenen Pigment ist.
5) Verfahren nach A_nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsteil, das in seinem Volumen verringerbar ist, wenn es einem Druck unterworfen ist, innerhalb der erwärmbaren Gesenkanordnung zusammen mit der Ankerwicklung, dem Kommutator und dem Formharzteil angeordnet ist,
6) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil an der Stelle angeordnet ist, an der die Anschlußdrähte der Ankerwicklung mit dem Kommutator verbunden sind.

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7) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil am offenen Ende der topfförmigen Ankerwicklung liegt.
8) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Bauteile, beispielsweise ein Schutzelement für den Kommutator und ein hochmagnetisches Teil, in der Gesenkanordnung zusammen mit der Ankerwicklung und dem Formharzteil in Nähe der Spulenenden der Wicklung angeordnet werden, und die zusätzlichen Komponenten in dem Anker eingebettet werden, wenn das Harzteil geschmolzen und g-ehärtet wird.

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