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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrodynamische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, und ein Herstellungsverfahren für eine elektrodynamische Maschine.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Ein Stator für einen Universalmotor weist Spulenwicklungen auf, die um Polschuhe des Stators gelegt sind, wie aus
EP 1 530 280 A2 bekannt. Die Polschuhe weisen einen Hinterschnitt auf, der die Spulenwicklung in Position hält. Die Spulenwicklungen werden ferner möglichst eng um die Polschuhe gewickelt, damit eine unerlässliche mechanische Stabilität der Spulenwicklungen gewährleistet ist.
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Dem ohmschen Verlust in den Spulenwicklungen wird durch Verwendung von Litzen mit einem großen Querschnitt begegnet. Mit zunehmendem Querschnitt erhöht sich jedoch der Aufwand, die Litzen automatisch zu wickeln. Insbesondere steigen die Anforderungen an die Wicklungsmaschinen, um eine Vorspannung in den Litzen aufrecht zu erhalten, welche für eine enge Wicklung notwendig ist.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe besteht in einem vereinfachten Herstellungsverfahren für einen Stator mit geringem ohmschen Verlust und einem entsprechenden Stator.
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Der erfindungsgemässe Elektromotor hat einen Stator, einen Rotor und einen mechanischen Kommutator. Der Stator weist wenigstens einen Polschuh auf, um den eine erste Ringspule gelegt ist. Angrenzend an die erste Ringspule ist eine zweite Ringspule um den Polschuh gelegt ist. Die erste und zweite Ringspule sind elektrisch parallel geschaltet. Die erste und zweite Ringspule sind in gleichem Drehsinn um den Polschuh elektrisch parallel geschaltet, damit sich die beiden erzeugten Magnetfelder konstruktiv überlagern. Die Ringspulen können jeweils aus einer dünneren Litze gewickelt werden. Die gesamte relevante Querschnittsfläche für den ohmschen Widerstand entspricht jedoch einer dickeren Litze.
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Wesentlich für die Wicklungen ist, dass diese nacheinander ausgeführt werden. Ein naheliegendes gleichzeitiges Wickeln beider Ringspulen führt zu einem Verdrillen der Litzen der beiden Ringspulen. Hierdurch ergeben sich größere Hohlräume und in Folge ein geringerer Wirkungsgrad des Elektromotors.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Ringspule um den Polschuh gelegt ist und die zweite Ringspule um den Polschuh kann auf die erste Ringspule aufliegend gelegt sein. Ein geringer Zwischenraum oder kein Zwischenraum zwischen den Ringspulen verbessert den Wirkungsgrad des Elektromotors.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Ringspule ein ersten Anschluss und in einem Drehsinn einen nachfolgenden zweiten Anschluss aufweist, die zweite Ringspule einen ersten Anschluss und in dem Drehsinn einen nachfolgenden zweiten Anschluss aufweist, an einem ersten Kontakt die beiden ersten Anschlüsse und an einem zweiten Kontakt die beiden zweiten Anschlüsse zusammengeführt sind. Die Anschlüsse können durch die jeweiligen Enden der Ringspulen gebildet sein.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Ringspule und die zweite Ringspule in gegenläufigem Drehsinn um den Polschuh gelegt sind. Die Ringspulen werden dennoch von dem Strom im gleichen Drehsinn durchlaufen, um konstruktiv überlagernde Magnetfelder zu erzeugen. Die gegenläufige Montage kann Vorteile beim Wickeln oder Auflegen der Spulen auf die Polschuhe haben.
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Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für einen Elektromotor mit einem Stator, der wenigstens einen Polschuh aufweist hat folgende Schritte: Legen einer ersten Ringspule um den Polschuh, Legen einer zweiten Ringspule auf die erste Ringspule und um den Polschuh und Verbinden der Enden der ersten Ringspule und der zweiten Ringspule zu einer elektrischen Parallelschaltung. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Ringspule um den Polschuh in einem Drehsinn gewickelt wird und die zweite Ringspule in einem gegenläufigen Drehsinn um den Polschuh gewickelt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
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1 einen Elektromotor und
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2 ein Querschnitt durch den Stator des Elektromotors.
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt einen schematischen Aufbau eines beispielhaften Elektromotors 10. Der Elektromotor 10 beinhaltet einen Rotor 11, einen Stator 12 und einen mechanischen Kommutator 13. Eine Einspeisung eines elektrischen Stroms in die Spulen 14 des Rotors 11 erfolgt durch Bürsten 15, die an dem Kommutator 13 anliegen.
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2 zeigt einen Querschnitt durch den Stator 12; zur Vereinfachung der Darstellung ist der innerhalb des Stators 12 eingesetzte Rotor 11 des Elektromotors 10 nicht dargestellt.
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Der Stator 12 weist beispielhaft zwei Polschuhe 16 auf. Andere Ausgestaltungen des Elektromotors 10 können auch eine größere Anzahl von Polschuhen 16 aufweisen. Die Polschuhe 16 können beispielsweise durch einen Blechstapel zusammengesetzt sein.
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Um jeden der Polschuhe 16 ist beispielhaft eine erste Ringspule 17 und eine zweite Ringspule 18 gewickelt. Nachdem die erste Ringspule 17 vollständig mittels einer Wickelmaschine um den Polschuh 16 gewickelt ist, wickelt die Wickelmaschine die zweite Ringspule 18 um den Polschuh 16. Die erste Ringspule 17 und zweite Ringspule 18 liegen aufeinander, wobei deren Litzen aber nicht durchmischt sondern räumlich getrennt angeordnet sind. Ein erstes Ende 19 der ersten Ringspule 17 ist an einem ersten Kontakt 20 befestigt. An dem gleichen ersten Kontakt 20 ist auch das erste Ende 21 der zweiten Ringspule 18 für einen gemeinsamen elektrischen Anschluss befestigt. An einem zweiten Kontakt 22 sind ein zweites Ende 23 der ersten Ringspule 17 und ein zweites Ende 24 der zweiten Ringspule 18 befestigt. Der Drehsinn der ersten Ringspule 17 und der zweiten Ringspule 18 um den Polschuh 16 ist beginnend von deren jeweils ersten Ende 19, 21 zu dem jeweils zweiten Ende 23, 24 gleich.
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Die Wickelmaschine beginnt mit einem ersten Ende 19 die erste Ringspule 17 um den Polschuh 16 in einer Wicklungsrichtung zu wickeln. Sobald eine ausreichende Anzahl von Windungen um den Polschuh 16 gewickelt sind, schneidet die Wickelmaschine die Litze oder das Litzenbündel an einem zweiten Ende 23 ab. Danach setzt die Wickelmaschine neu an und begibt sich in eine Position, gleich der sie die erste Ringspule 17 zu wickeln begann. Nun wird beginnen mit einem ersten Ende 21 die zweite Ringspule 18 um den Polschuh in gleicher Wicklungsrichtung gewickelt. Die zweite Ringspule 18 kommt dabei auf der ersten Ringspule 17 zu liegen. Die beiden Ringspulen 17, 18 bleiben dabei aber als Pakete räumlich getrennt und die Litzen durchmischen sich nicht. Nach einer ausreichenden Anzahl von Windungen, typischerweise ähnlich der Anzahl der Windungen der ersten Ringspule 17, wird die Litze an einem zweiten Ende 24 abgeschnitten. Ein Greifer fasst die beiden ersten Enden 19, 21 der beiden Spulen 17, 18 und verbindet diese miteinander elektrisch an einem ersten Kontakt 20, gleichermaßen werden die beiden zweiten Enden 23, 24 an einem zweiten Kontakt 22 zusammengeschlossen. Aufgrund der gleichen Wicklungsrichtungen der ersten und zweiten Ringspule 17, 18 sind die beiden Ringspulen 17, 18 in gleichem Drehsinn elektrisch parallel geschalten.
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In einer alternativen Ausgestaltung des Wicklungsverfahrens wird zunächst die erste Ringspule 17 beginnend mit einem ersten Ende 19 um den Polschuh 16 in einer Wicklungsrichtung gewickelt. Sobald die Ringspule 17 die gewünschte Anzahl von Windungen hat, wird die Litze an einem zweiten Ende 23 gekappt. Die Wicklungsmaschine wechselt die Wicklungsrichtung und beginnt an der Position an der sich mit dem Wickeln der Ringspule 17 aufhörte. Die Wicklungsmaschine beginnt nun mit einem zweiten Ende 24 der zweiten Ringspule 18 zu wickeln und beendet das Wickeln mit einem ersten Ende 21 der zweiten Ringspule 18. Anschließend werden die ersten Enden 19, 21 mit einem ersten Kontakt 20 und die zweiten Enden 23, 24 mit einem zweiten Kontakt elektrisch verbunden. Die beiden Wicklungsrichtungen sind zwar gegenläufig, dennoch sind die beiden Ringspulen 17, 18 in gleichem Drehsinn elektrisch parallel geschalten.
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Die Ringspulen 17, 18 können um den Polschuh 16 wie beschrieben gewickelt oder aber auch als vorgewickelte Ringspulen aufgezogen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind drei oder mehr Ringspulen auf einen Polschuh aufgewickelt. Die Ringspulen sind analog den vorherigen Ausführungsformen parallel geschaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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