DE1115825B

DE1115825B - Winding of flat conductors for a rotating electrical machine with disk-shaped rotor and stator

Info

Publication number: DE1115825B
Application number: DES66830A
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Priority date: 1959-02-06
Filing date: 1960-01-28
Publication date: 1961-10-26

Description

Wicklung aus Flachleitern für eine rotierende elektrische Maschine mit scheibenförmigem Rotor und Stator spalt ist ferner weitgehend homogen. Bei Wicklungen, die die ganze Fläche des Trägers gleichmäßig bedecken, wird diese Homogenität bereits durch die Wicklungsanordnung selbst gewährleistet; bei Wicklungen, die größere Flächenabschnitte frei lassen, läßt sich die Homogenität durch geeignete Wahl des zwischen den Leitern angebrachten magnetischen Materials leicht erreichen.Winding of flat conductors for a rotating electrical machine with a disc-shaped rotor and stator gap is also largely homogeneous. In the case of windings that evenly cover the entire surface of the carrier, this homogeneity is already ensured by the winding arrangement itself; In the case of windings which leave larger surface sections free, the homogeneity can easily be achieved by a suitable choice of the magnetic material attached between the conductors.

Die Erfindung eignet sich für alle Wicklungsarten unabhängig davon, ob sie einseitig oder doppelseitig ausgebildet sind.The invention is suitable for all types of winding regardless of whether they are single-sided or double-sided.

Es sei bemerkt, daß es an sich bekannt ist, Wicklungen für elektromagnetische Systeme aus einem zugleich leitenden und magnetischen Material herzustellen. Es handelt sich dabei um Systeme mit mindestens zwei Wicklungen, die derart ineinandergreifen, daß jeweils eine Wicklung den Magnetkern für die andere Wicklung bildet. Es ist offensichtlich, daß mit diesen bekannten Anordnungen das Problem der Erzielung eines -sehr -kleinen und homogenen Luftspalts bei. Maschinen der eingangs angegebenen Art -laicht gelöst wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgeführte Wicklung, Fig. 2 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wellenwicklung, die notwendigerweise doppelseitig ausgebildet ist, Fig. 3 die Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Schleifenwicklung; die notwendigerweise doppelseitig ausgeführt ist, Fig. 4 die Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Polwicklung und Fig. 5 die Hinteransicht der Wicklung von Fig. 4, falls diese doppelseitig ausgebildet ist.It should be noted that it is known per se, windings for electromagnetic To produce systems from a material that is both conductive and magnetic at the same time. It are systems with at least two windings that interlock in such a way that that in each case one winding forms the magnetic core for the other winding. It is obviously that with these known arrangements the problem of obtaining a -very -small and homogeneous air gap. Machines of the type specified at the beginning Art-spawn is resolved. Embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a section through an according to FIG the winding embodied in the invention, FIG. 2 shows a front view of an exemplary embodiment a wave winding, which is necessarily formed on both sides, FIG. 3 the front view of an embodiment of a loop winding; which necessarily is executed on both sides, Fig. 4 is the front view of an embodiment a pole winding and FIG. 5 shows the rear view of the winding of FIG Is formed on both sides.

Eine Wicklung der Art, bei der die Erfindung Anwendung findet, besteht im allgemeinen aus einem dunen isolierenden Ring 1 (Fig. 1), aus zwei Leiternetzen 2 und 3, die an den entsprechenden Stellen durch leitende, durch das Isoliermaterial 1 hindurchgeführte Brücken 4 bzw. 5 verbunden sind. Das Isoliermaterial 1 kann je nach den Erfordernissen dielektrisch oder magnetisch sein. In den meisten Fällen bilden die Leiternetze 2 und 3 Halbwicklungen, wobei der elektrische Aufbau der Gesamtwicklung durch die Verbindungen zwischen diesen Netzen definiert wird.A winding of the type to which the invention finds application exists generally from a thin insulating ring 1 (Fig. 1), from two conductor networks 2 and 3, which at the corresponding points through conductive, through the insulating material 1 through bridges 4 and 5 are connected. The insulating material 1 can depending be dielectric or magnetic as required. In most cases the conductor networks 2 and 3 form half-windings, the electrical structure of the Overall winding is defined by the connections between these networks.

Die von den Leiternetzen 2 und 3 gegebenenfalls nicht abgedeckten, den Luftspalten zugewandten Flächenteile des isolierenden Ringes 1 sind durch ein mit der Höhe der Flachleiter der Leiternetze abschneidendes, von den Leiternetzen isoliertes magnetisches Material bedeckt.Those not covered by the conductor networks 2 and 3, the air gaps facing surface parts of the insulating ring 1 are through a with the height of the flat conductors of the conductor networks, cutting off from the conductor networks covered magnetic material.

Erfindungsgemäß sind die Leiter und Brücken (welche auch über die Ränder des Isoliermaterials 1 hinwgegehen können, anstatt durch dieses hindurchgeführt zu sein) aus einem Material gebildet, das gleichzeitig elektrisch leitend und magnetisch ist. Eisen oder eine Eisenlegierung ist hierfür besonders geeignet, weil sich diese Stoffe von Natur aus für die Verfahren, die bei der Bildung von gedruckten Leitern üblicherweise angewendet werden, ebensogut wie Kupfer eignen, aus dem bisher derartige Wicklungen gebildet wurden. Diese Verfahren ergeben sich aus der üblichen Technik der gedruckten Schaltungen und liegen außerhalb des Rahmens der Erfindung.According to the invention, the conductors and bridges (which are also via the Edges of the insulating material 1 can go back instead of being passed through it to be) formed from a material that is electrically conductive and magnetic at the same time is. Iron or an iron alloy is particularly suitable for this because it is Substances inherent in the processes involved in the formation of printed conductors are usually used, as well as copper, from which so far such Windings were formed. These procedures result from the usual technique of the printed circuit boards and are outside the scope of the invention.

Erfindungsgemäß kann die Wicklung auch so ausgebildet sein, daß sie das Isoliermaterial 1 (das, wie gesagt, aus einem dünnen dielektrischen Material oder aus einem elektrisch nichtleitenden magnetischen Material, wie Ferrit, bestehen kann) praktisch vollständig bedeckt.According to the invention, the winding can also be designed so that it the insulating material 1 (which, as said, made of a thin dielectric material or an electrically non-conductive magnetic material such as ferrite can) practically completely covered.

Diese Bedingungen werden ohne weiteres bei den in Fig. 2 für eine Wellenwicklung und in Fig. 3 für eine Schleifenwicklung angegebenen Wicklungsschemata erfüllt. Jeder Leiter einer Halbwicklung wird dabei durch einen radialen Sektor 10 gebildet, der auf der einen und der anderen Seite in geneigte Abschnitte 11 nach außen hin und 12 nach innen hin übergeht, die auch gekrümmt sein können. Diese Abschnitte enden in sektorförmigen Kontaktstücken 13 bzw. 14. In den Schemata bezeichnen die Linien und schwarzen Teile das Isoliermaterial und die Teile zwischen den Linien den magnetischen Leiter.These conditions are readily applied to those in FIG. 2 for a Wave winding and in Fig. 3 indicated winding schemes for a loop winding Fulfills. Each conductor of a half-winding is made up of a radial sector 10 formed, which on the one and the other side in inclined sections 11 according to on the outside and 12 on the inside, which can also be curved. These sections end in sector-shaped contact pieces 13 and 14, respectively. In the diagrams denote the Lines and black parts the insulating material and the parts between the lines the magnetic conductor.

Die Wicklung von Fig. 2 ist eine Serienwellenwick lung mit 41 Windurgen für eine vierpolige rotierende Maschine. Die Wicklung von Fig. 3 ist eine Schleifenwicklung mit 42 Windungen, ebenfalls für eine vierpolige Maschine. Die Ausbildung der Rückseiten ergibt sich sinngemäß, da die radialen Abschnitte sowie die Kontaktstücke einander gegenüberliegen, während die geneigten Abschnitte auf den beiden Seiten entgegengesetzte Richtungen haben, wie in den Zeichnungen durch gestrichelte Linien angedeutet ist.The winding of Fig. 2 is a series wave winding with 41 Windurgen for a four-pole rotating machine. The winding of Fig. 3 is a loop winding with 42 turns, also for a four-pole machine. The formation of the back This results in a corresponding manner, since the radial sections and the contact pieces are mutually exclusive opposite, while the inclined sections on the two sides are opposite Have directions as indicated by dashed lines in the drawings.

Die Verbindungen zwischen den beiden Seiten erfolgen zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktstücken. Derartige Wicklungen können für die Rotoren angewendet werden, wobei dann die Bürsten in der Maschine so angeordnet sind, daß sie auf dem einen oder anderen Kranz aus geneigten Abschnitten 11 bzw. 12, je nach Wunsch des Benutzers, schleifen. Die Wicklungen eignen sich auch für die Statoren, wobei dann an einigen der Kontaktstücke 13 oder 14 geeignete Abgriffe angebracht werden. Natürlich werden bei der Herstellung im Hinblick auf diese Abgriffe einige der einander gegenüberliegenden Kontaktstücke nicht miteinander verbunden.The connections between the two sides are made between the opposing contact pieces. Such windings can be used for Rotors are applied, with the brushes then arranged in the machine are that they are on one or the other wreath of inclined sections 11 resp. 12, grind according to the user's preference. The windings are also suitable for the stators, with suitable taps on some of the contact pieces 13 or 14 be attached. Of course, these taps are made with the manufacture in mind some of the opposing contact pieces are not connected to one another.

Die in Fig. 4 gezeigte Wicklung ist eine Polwicklung für eine sechspolige rotierende Maschine, und sie wird allgemein in dem Stator einer derartigen Maschine verwendet. Sie besitzt sechs sektorförmige Flachspulen I bis VI, für die zur deutlicheren Darstellung jeweils nur vier Windungen gezeigt sind. Jede sektorförmige Spirale endet nach innen hin in einer Durchführung, die zur entgegengesetzten Seite des Elementes verläuft. Diese Durchführungen sind mit einem Punkt bzw. einem Kreuz entsprechend der üblichen Darstellung der Richtungen elektrischer Ströme bezeichnet. Bei dem gezeigten Beispiel tritt der Strom bei 15 in die sektorförmige Spirale I ein und verläßt diese über die Durchführung, die mit einem Punkt bezeichnet ist, von der er auf der gegenüberliegenden Seite des Isoliermaterials zu der mit einem Kreuz markierten Durchführung der sektorförmigen Spirale 1I gelangt. Er durchläuft daher diese Spirale im entgegengesetzten Umlaufsinn in bezug auf den Umlaufsinn in der sektorförmigen Spirale I. über den Außenleiter 17 wird der Strom dann zu der Spirale III geleitet, welche er in einem Sinn durchläuft, der dem Umlaufsinn in der Spirale 1I entgegengesetzt ist, bis er zu der mit einem Punkt markierten Durchführung gelangt, die den Strom über eine Verbindung auf der Rückseite zu der mit einem Kreuz bezeichneten Durchführung in der Spirale IV leitet. Von hier wird der Strom über einen Außenleiter 18 zu der Spirale V gebracht, welche er bis zu der mit einem Punkt markierten Durchführung in dieser Spirale durchläuft. Auf der Rückseite wird der Strom über die mit einem Kreuz bezeichnete Durchführung in die Spirale VI geleitet, aus der er schließlich bei 16 autsritt.The winding shown in Fig. 4 is a pole winding for a six-pole rotating machine, and it is commonly used in the stator of such a machine used. It has six sector-shaped flat coils I to VI, for the clearer ones Representation only four turns are shown. Any sector-shaped spiral ends in a passage on the opposite side of the Element runs. These bushings are marked with a point or a cross the usual representation of the directions of electrical currents. In which In the example shown, the current enters the sector-shaped spiral I at 15 and leaves this via the implementation, which is marked with a point, of the he is on the opposite side of the insulating material to that with a cross marked implementation of the sector-shaped spiral 1I arrives. He therefore goes through this spiral in the opposite direction of rotation with respect to the direction of rotation in the sector-shaped spiral I. The current then becomes the spiral via the outer conductor 17 III, which it traverses in a sense that corresponds to the sense of rotation in the spiral 1I is opposite until it comes to the implementation marked with a dot, which carry the electricity through a connection on the back to the marked with a cross Execution in the spiral IV heads. From here the current is via an external conductor 18 brought to the spiral V, which he up to the implementation marked with a point goes through in this spiral. On the back, the electricity comes through with a Cross marked implementation in the spiral VI, from which he finally at 16.

Die Verbindungen auf der Rückseite können einfach ausgeführt sein, da die Wicklung nur einseitig ausgebildet ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist es aber im Hinblick auf die Ziele der Erfindung vorteilhaft, jede Wicklung zweiseitig auszubilden; für diesen Fall ist in Fig. 5 die Rückseite der Wicklung von Fig. 4 dargestellt. Diese Rückseite enthält gleichfalls sechs sektorförmige Spiralen I' bis VI', welche teilweise durch kreisbogenförmige Außenleiter 1T, 18' und 19' miteinander verbunden sind. Das Wicklungsschema der beiden Seiten ist praktisch das gleiche mit Ausnahme der Ausgangsklemmen und der Verbindung 19'. Bei der doppelseitigen Schaltung werden die beiden Wicklungen von Fig. 4 und 5 auf die beiden Seiten des Isoliermaterials so aufgebracht, daß die Spiralen mit den gleichen Bezeichnungen in der fertigen Wicklung übereinanderliegen, wobei dann der Umlaufsinn des Stromes in jedem Paar der so miteinander verbundenen und übereinanderliegenden Sektoren gleich ist.The connections on the back can be simple, because the winding is only formed on one side. As mentioned earlier, it is but in view of the objectives of the invention, it is advantageous for each winding to be bilateral to train; for this case, FIG. 5 shows the rear side of the winding of FIG. 4 shown. This back also contains six sector-shaped spirals I ' to VI ', which are partially connected by circular arc-shaped outer conductors 1T, 18' and 19 ' are connected. The winding scheme of the two sides is practically the same with the exception of the output terminals and connection 19 '. With the double-sided The two windings of Figs. 4 and 5 are connected to the two sides of the circuit Insulating material applied so that the spirals with the same Designations in the finished winding are superimposed, with the direction of rotation of the current in each pair of the so connected and superposed Sectors is the same.

Diese Art von Polwicklung aus sektorförmigen, miteinander verbundenen Spulen ergibt noch nicht von allein vollständige Bedeckung der Flächen des Elements mit einem Material, das gleichzeitig magnetisch und leitend ist. Die Abschnitte des isolierenden Trägers, welche von den Wicklungsleitern nicht bedeckt sind, werden dann mit einem magnetischen Ergänzungsmaterial überzogen, damit die gewünschte Wirkung erhalten wird. Die Dicke dieses Ergänzungsüberzugs entspricht derjenigen der Wicklungsleiter. Der Überzug kann aus einem dielektrischen magnetischen Material, beispielsweise Ferrit, oder aus einer Mischung von magnetischen Teilchen, die mit einem dielektrischen Bindemittel getränkt sind, hergestellt werden, und er kann nach der Bildung der Wicklung auf das Element aufgetragen werden. Der Überzug kann auch gleichzeitig mit der Wicklung aufgedruckt werden, wobei er dann aus dem gleichen magnetischen und leitenden Material wie die Wicklung gebildet wird. In diesem letzten Fall ist es jedoch erforderlich, den Ergänzungsüberzug in geeigneter Weise zu unterteilen, um die Bildung von Wirbelströmen darin zu verhindern.This type of pole winding made of sector-shaped, interconnected Coiling does not by itself result in complete coverage of the surfaces of the element with a material that is both magnetic and conductive at the same time. The sections of the insulating carrier, which are not covered by the winding conductors then coated with a magnetic supplement to give the desired effect is obtained. The thickness of this supplementary coating corresponds to that of the winding conductors. The coating can be made of a dielectric magnetic material, for example Ferrite, or from a mixture of magnetic particles with a dielectric Binders are soaked, can be produced, and it can be used after the formation of the Winding can be applied to the element. The coating can also be carried out at the same time printed with the winding, he being then made of the same magnetic and conductive material as the coil is formed. In this last case it is however, it is necessary to subdivide the supplementary coating in a suitable manner, to prevent the formation of eddy currents in it.

An Stelle einer Polwicklung mit sektorförmigen Spulen kann ebensogut eine Wicklung aus mäanderförmigen Mehrfachspiralen in Betracht gezogen werden, die Ende an Ende aneinandergefügt sind, so daß eine Mehrfachspirale wenigstens auf einer Seite des Elements gebildet wird; die von dieser Spirale nicht bedeckten sektorförmigen Abschnitte werden dann mit dem zuvor erwähnten Ergänzungsüberzug versehen.Instead of a pole winding with sector-shaped coils, one can just as well a winding of meandering multiple spirals can be considered, the Are joined end to end, so that a multiple spiral on at least one Side of the element is formed; the sector-shaped ones not covered by this spiral Sections are then provided with the aforementioned supplementary coating.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Winding of flat conductors for a rotating electrical machine with disc-shaped rotor and stator fixed on an annular disc-shaped Adhere to the insulating support, the latter of which may not be covered by the flat the air gap or the air gaps facing surface parts by a with the height Magnetic material that cuts off the flat conductor and is insulated from the conductors is covered, characterized in that the winding conductor consists of one at the same time electrically conductive and magnetic material are made.

2. winding according to Claim 1, characterized in that the material is iron or an iron alloy is.

3. Winding according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating material is an electrically non-conductive magnetic material.

4. Winding according to a of claims 1 to 3, characterized in that the not from the conductors Covered surface parts attached magnetic material also iron or a Is iron alloy and that it is divided into eddy current-free sections.

5. Winding according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the Magnetic material attached to the parts of the surface not covered by the conductors consists of a magnetic powder in a dielectric binder. Into consideration Printed publications: German Patent No. 824 521; French patent specification No. 1160 490.