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Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit einem ebenen
und senkrecht zur Maschinenachse liegenden Luftspalt Es sind bereits elektrische
Maschinen bekannt, die einen ebenen und senkrecht zur Maschinenachse liegenden Luftspalt
besitzen und ferner eine aus lamellenförmigen Leitern bestehende Wicklung auf einer
der den Luftspalt begrenzenden Flächen des magnetischen Kreises aufweisen.
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Diese Wicklungen wurden auf einer ebenen, den Luftspalt begrenzenden
Fläche des magnetischen Kreises in mehreren übereinander angebrachten und durch
ein Druckverfahren erzeugten Lagen hergestellt.
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Es ist auch bereits bekannt, eine gedruckte Wicklung auf einer oder
auf beiden Seiten einer isolierenden Scheibe anzubringen und diese Scheibe auf die
an den Luftspalt angrenzende Fläche eines magnetischen Kreises aufzukleben.
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Die Dicke dieser Wicklungen ist jedoch gegenüber der Breite des Luftspaltes
nicht mehr zu vernachlässigen, woraus sich zusätzliche Schwierigkeiten ergeben,
wenn der Polabstand auf ein Minimum zu reduzieren ist.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils sollen gemäß der Erfindung auf der
den Luftspalt begrenzenden Fläche des magnetischen Kreises Rillen angebracht werden,
deren Tiefe, Form und Breite je einem lamellenförnügen Leiter entspricht, und in
diese Rillen sollen die vorgeformten Leiter derart eingefügt werden, daß sie lediglich
den Rillenquerschnitt erfüllen.
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Um zu vermeiden, daß durch das Ausarbeiten dieser Rillen aus Blech,
Bandeisen oder aus ferromagnetischen Materialien, wie Ferriten, auf Grund der mechanischen
und thermischen Wirkung der Bearbeitungswerkzeuge Verzerrungen und feine Grate entstehen,
sollen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Rillen durch ein Verfahren gebildet
werden, das keine nennenswerte thermische oder mechanische Beanspruchung mit sich
bringt, also z. B. durch Funkenerosion oder durch Ultraschallerosion.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß auch die
zwischen den Rillen liegenden Oberflächenteile gleichzeitig mit der Herstellung
der Rillen mittels eines Verfahrens bearbeitet werden, das keine nennenswerte thermische
oder mechanische Beanspruchung mit sich bringt, also z. B. durch Funkenerosion oder
durch Ultraschallerosion.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß
die Rillen nur auf einer Seite einer dünnen isolierenden Scheibe angebracht werden
und daß auf der anderen Seite dieser Scheibe die Leiter durch Aufdrucken hergestellt
werden, daß ferner am Rand dieser Scheibe die in die Rillen eingefügten Leiter mit
den durch Aufdrucken hergestellten Leitern verbunden werden und daß die dünne Scheibe
auf der den Luftspalt begrenzenden Fläche des magnetischen Kreises befestigt wird.
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Die flache Wicklung mit lamellierten Leitern kann entweder durch Stanzen,
durch ein Druckverfahren oder durch Funkenerosion vorgeformt werden; sie wird dann
in die obenerwähnten Rillen eingebracht. Die Wicklung kann auch durch direktes Eingießen
in die erwähnten Rillen geformt werden, wobei die Rillen als Gußformen dienen. Jedenfalls
ist es möglich, daß eine derartig hergestellte Wicklung an die Oberfläche des Luftspaltes
höchstens anschließt, ohne in ihn hineinzuragen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des magnetischen Kreises
einer Maschine, besonders einer Wechselstrommaschine mit gemäß der Erfindung ausgeführten
flachen Wicklungen; dieser Teil des magnetischen Kreises besteht hier aus spiralenförmig
aufgerolltem Blechband; in Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs der Linie II-II in Fig.
1 dargestellt; Fig. 3 a und 3 b zeigen gemäß dem Schnitt III-III der Fig.1 zwei
Ausführungsformen für die Aussparungen zum Einlassen der flachen Leiter;
Fig.
4 zeigt eine Teilansicht eines Ankers mit eingelassener Wicklung gemäß der Erfindung,
der für eine Wechselstrommaschine ist; hierbei besteht der magnetische Kreis aus
einem kreisringförmigen, elektrisch nichtleitenden ferromagnetischen Körper.
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Fig. 5 ist ein schematischer axialer Schnitt durch eine Wechselstrommaschine;
Fig. 6 zeigt eine Teildraufsicht eines magnetischen Teils in der Gestalt eines Torus,
in welchem radiale Rillen eingearbeitet sind; in Fig. 7, 8 und 9 sind drei sich
entsprechende Ansichten von drei Ausführungsformen eines Ankers, besonders für Gleichstrommaschinen,
dargestellt; Fig. 10 zeigt einen schematischen axialen Schnitt einer Gleichstrommaschine,
die derartige Anker enthalten kann.
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In dem Beispiel nach Fig. 1 ist der magnetische Kreis auf bekannte
Weise dadurch hergestellt, daß ein zu aneinanderliegenden Spiralen aufgewickeltes
Blechband 1 durch eine geeignete, nicht dargestellte Vorrichtung zwischen dem inneren
und äußeren Durchmesser 2 und 3 gehalten wird. Gemäß der Erfindung führt man auf
der Stirnseite der aufgewickelten Spirale durch elektrische Erosion Rillen 4, 5
und 6 in der Gestalt von Kreisringen 4, 5 und von radialen Rillen 6 aus.
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Die bearbeiteten Teile sind hierbei so dargestellt, als ob die Bearbeitung
die Blattstruktur des Teiles aus aufgewickeltem Blech zum Verschwinden gebracht
hätte, wie sie sowohl auf den nicht bearbeiteten Flächen wie auf den Schnitten der
Fig. 2 und 3 erscheinen.
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Auch die hervorstehenden Flächen 7 des aufgewickelten Teiles, die
den Luftspalt begrenzen, werden vorzugsweise durch elektrische Erosion bearbeitet,
wodurch eine preiswerte und einfache Ausführung eines Luftspaltes geringster Abmessungen,
der durch ebene und unverzerrte Flächen begrenzt wird, ermöglicht wird.
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Die Fig. 3 a und 3 b zeigen als Beispiele zwei Ausführungsformen für
das transversale Profil der Rillen, die für das Einbetten der Wicklungen des elektrischen
Kreises bestimmt sind.
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Fig. 4 zeigt Vertiefungen 8 zur Aufnahme von Wicklungen. Diese Vertiefungen
werden gemäß der Erfindung durch Erosion hergestellt. Die magnetische Unterlage
besteht hier jedoch nicht aus einem aufgewickelten Blech wie in dem vorhergehenden
Beispiel, sondern aus einem massiven ringförmigen Stück 9 aus einem elektrisch nichtleitenden
ferromagnetischen Material, vorzugsweise aus Ferrit. Man kann hier augenscheinlich
keine elektrische Erosion anwenden, da diese Methode auf leitende Materialien beschränkt
ist, sondern man wird auf die Hochfrequenz- oder Ultraschallerosion zurückgreifen.
Mit Hilfe dieser letzteren Bearbeitungsweise wird man auch die Stirnflächen des
Teiles 9 bearbeiten, um eine ebene und unverzerrte Oberfläche zu gewinnen, die den
Luftspalt begrenzt.
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Die Vertiefungen 8 enthalten die Bewicklung, die aus Kupfer oder vorzugsweise
aus einer ferromagnetischen, leitenden Legierung bestehen kann. Die Abmessungen
der Leiter dieser Wicklungen werden durch die Natur des verwendeten Metalls bestimmt.
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Eine solche Wicklung kann einen Anker für eine Wechselstrommaschine
mit acht Polen darstellen, die in Fig. 5 schematisch gezeigt ist. Diese Wechselstrommaschine
enthält einen kreisförmigen Magneten 10, der auf der Achse 11 befestigt ist und
mit dieser rotiert. Der von diesem Magneten erzeugte Fluß durchdringt zwei ebene
Wicklungen 8a, von denen jede, wie bereits erwähnt, in einem Kranz 9 eingelassen
ist, der an einer metallischen Scheibe 12 befestigt ist. Der Magnetfluß des Magneten
10 kann sich somit durch die Kränze 9 und die Wicklungen 8 a schließen.
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In Fig.6 wird ein Beispiel gegeben für einen Magnetkreis, der für
die Aufnahme einer Wicklung bestimmt ist, welche so verteilt ist, daß sie sich nur
teilweise im Luftspalt befindet. Das Teil 9 von kreisringförmiger Gestalt und aus
einer ferromagnetischen Substanz, vorzugsweise aus Ferrit, wird durch ein Verfahren
mit einer nicht deformierenden Bearbeitung gemäß der Erfindung geglättet. Die nach
dem gleichen Verfahren eingearbeiteten radialen Rillen 13 sind zur Aufnahme der
elektrischen Leiter bestimmt, die die Stäbe einer Kurzschlußwicklung für eine Asynchronmaschine
bilden, deren Kurzschlußringleiter mit 2 und 3 bezeichnet sind.
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Verwendet man für die Leiter Aluminium, so wird man den Kurzschlußläufer
in dem geglätteten und gegrillten Teil 9, welches als Gußform verwendet wird,
gießen. Wenn man dagegen eine ferromagnetische Legierung in Form eines dünnen Bleches
verwendet, wird man dieses zunächst durch Stanzen verformen und darauf in die Aussparungen
13 des Teiles 9 einfügen.
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Die soeben beschriebenen Beispiele zeigen die Anwendung der Erfindung
auf einseitige Wicklungen. Man kann jedoch das Verfahren gemäß der Erfindung auch
anwenden, um zweiseitige Wicklungen zu erhalten. In diesem Fall wird die isolierende
Trägerscheibe im Magnetkreis beibehalten; sie enthält auf der dem Luftspalt zugewandten
Seite einen Teil der Wicklung, die gemäß den üblichen Verfahren der gedruckten Leitungen
ausgeführt wird. Der andere, dem Luftspalt abgewandte Teil der Wicklung wird nach
dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt und ist somit in die in den Trägerteil
eingearbeiteten Rillen eingelassen. Die beiden Wicklungen werden durch geeignete
Anschlüsse verbunden. Man verwirklicht auf diese Weise einen minimalen Luftspalt,
der mit einer doppelten Wicklung vereinbar ist.
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Beispiele einer solchen Wicklung werden in den Fig.7, 8 und 9 gegeben,
die speziell Gleichstrommaschinen betreffen und lediglich den eingelassenen Teil
der Wicklungen sowie die entsprechenden Rillen 14a, 14b oder 14c zeigen; diese Rillen
sind gemäß der Erfindung in den Trägerteil eingearbeitet, und ihre Form entspricht
der Art der verwendeten Wicklungen (gewellt, geschuppt usw.).
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Fig. 10 zeigt als Beispiel eine Gleichstrommaschine mit axialem Luftspalt,
die eine derartige Kombination enthält. Diese Maschine ist mit einem Permamentmagneten
10 in der Gestalt eines Torus versehen. Die Wicklung ist zweiseitig, und ihr dem
Magneten zugewendeter Teil ist auf einer dünnen Isolatorscheibe 14 ausgeführt, während
der andere Teil der Wicklung mit Hilfe der beschriebenen Mittel auf einer Scheibe
9 aus weichem Ferrit verwirklicht ist, an der die Isolatorscheibe 14 befestigt ist.
Die Scheibe 9 ruht auf einer Metallscheibe 12, die mit Hilfe des Teiles 16 durch
den Bolzen 17 auf der Achse 11 aufgekeilt ist. Die Achse 11 rotiert in einer selbstschmierenden
Muffe 18, die in dem permamentmagnetischen Ring 10 gefaßt ist. Dieser Ring ist auf
eine Scheibe 20
montiert, die als Magnetschluß dienen kann und auf
der der Magnet 10 wie auch die Schleifkontakthalterungen befestigt sind. Der Vollständigkeit
halber sind auch das Kugellager 15, die Schleifkontaktfedern 21 und der Haltering
19 dargestellt.
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Es versteht sich von selbst, daß eine solche gemischte Wicklungsart
mit geeigneten Verbindungen auch für Wechselstrommaschinen verwendet werden kann.