DE1185280B - Wicklung fuer eine elektrische Maschine mit axialem Luftspalt - Google Patents

Description

• Wicklung für eine elektrische Maschine mit axialem Luftspalt Die Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung für eine elektrische Maschine mit axialem Luftspalt und einem ringscheibenförmigen isolierenden Wicklungsträger, auf dessen beiden Seiten die Wicklungsleiter in Form von innig haftenden Flachleitern gebildet sind, die an den inneren und äußeren Enden durch metallisierte Löcher im Isoliermaterial und in den Leiterenden zur Bildung des Wicklungsverlaufs miteinander verbunden sind.
• Wicklungen dieser Art können gemäß einem älteren Vorschlag nach einem der bekannten Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen auf dem isolierenden Träger so gebildet werden, daß die aktiven Spulenseitenleiter im wesentlichen radial liegen und den mittleren ringförmigen Abschnitt des Wicklungsträgers einnehmen; an diese aktiven Spulenseitenleiter schließen sich geneigte oder gekrümmte Leiter an, die zum inneren bzw. äußeren Umfang des Wicklungsträgers hin verlaufen und praktisch die Wickelköpfe darstellen. Die metallisierten Löcher verbinden dann jeweils die einander gegenüberliegenden Enden zweier Wickelkopfleiter. Die Form und Neigung dieser Wickelkopfleiter bestimmen den Wicklungsschritt und ganz allgemein den elektrischen Wicklungsverlauf.
• Die Verbindung von zwei auf den beiden Seiten eines isolierenden Trägers befindlichen gedruckten Leitern durch metallisierte Löcher, welche durch die beiden Leiter und den Träger hindurchgehen, ist aus der Technik der gedruckten Schaltungen bekannt. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, daß es sich sehr gut für eine mechanisierte oder sogar automatisierte Massenfertigung eignet.
• Die Anwendung solcher metallisierter Löcher bei gedruckten Wicklungen der zuvor geschilderten Art führt jedoch zu besonderen Problemen. Bei solchen Wicklungen wird eine sehr große Zahl von Leitern benötigt, die daher sehr nahe beieinander liegen und sehr schmal sind. Die Verbindungen von der einen zur anderen Seite müssen daher insbesondere am inneren Umfang auf einer sehr kleinen Fläche untergebracht werden.
• Andererseits können die metallisierten Löcher nicht beliebig klein gemacht werden,-damit ein ausreichender Leitungsquerschnitt für die oft beträchtlichen Stromstärken erhalten wird. Es ist daher oft unmöglich, Löcher von ausreichender Größe am inneren Umfang der Wicklung in den Leitern unterzubringen. Darüber hinaus wird der Wicklungsträgei mechanisch sehr geschwächt, wenn solche Löcher in großer Zahl eng nebeneinander angebracht werden.
• Nach der Erfindung werden diese Probleme dadurch gelöst, daß die metallisierten Löcher am inneren Umfang des Wicklungsträgers abwechselnd gegenseitig versetzt auf wenigstens zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
• Die gemäß der Erfindung vorgesehene versetzte Anordnung der metallisierten Löcher löst die geschilderten Probleme auf sehr einfache und wirkungsvolle Weise. Wenn zwei Lochreihen gewählt werden, so steht für jedes Loch die doppelte Fläche zur Verfügung. Man kann daher den Durchmesser der Löcher so wählen, daß die Metallisierung den erforderlichen Leitungsquerschnitt ergibt. Oft ist es auch möglich, eine größere Zahl von Leitern anzuwenden, als dies mit einer einzigen Lochreihe möglich wäre. Der Anwendungsbereich der Axialluftspaltmaschinen mit gedruckten Wicklungen wird dadurch beträchtlich erweitert.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 eine Ansicht einer Seite des Wicklungsträgers mit der nach der Erfindung ausgeführten Wicklung, F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Wicklung von F i g. 1 im Schnitt nach Linie 2-2 und F i g. 3 eine schematische Darstellung des Wicklungsverlaufs für einige Windungen zum besseren Verständnis des bei dem gewählten Beispiel verwendeten Wicklungsschemas.
• F i g. 1 zeigt als Beispiel den scheibenförmigen Läufer 30 einer Axialluftspaltmaschine mit einer gedruckten Wicklung. Er enthält einen isolierenden Träger 31 (F i g. 2) in Form einer dünnen Folie, beispielsweise aus Kunststoff. Seine Dicke kann in der der Größenordnung von ii,oo cm liegen. Auf den beiden Seiten des Trägers 31 sind die gedruckten Wicklungsleiter gebildet. Die in Fig. 1 nicht sichtbare Seite der Wicklung ist mit der gezeigten Seite völlig identisch, aber von der gleichen Seite her gesehen dazu spiegelbildlich.
• Das Leitermaterial nimmt praktisch die ganze Fläche des ringförmigen Wicklungsträgers 31 ein, mit Ausnahme dünner isolierender Trennlinien. Die radialen Leiterabschnitte33 können sich auf beiden Seiten decken. Auf jeden Fall liegen die Enden der Wickelkopfleiter am inneren und am äußeren Umfan- auf beiden Seiten der Scheibe einander gegenüber, und sie sind an dieser Stelle miteinander verbunden, wodurch der Wicklungsverlauf bestimmt ist.
• Dieser Wicklungsverlauf ist in Fig. 3 zu erkennen, wo einige Leiter auf der Vorderseite der Scheibe in vollen Linien und die damit verbundenen Leiter auf der Rückseite der Scheibe in gestrichelten Linien dargestellt sind. Es sei angenommen, daß der Strom über eine Bürste22 zugeführt wird, welche gerade auf dem Leiter50 steht. Dieser Leiter ist an der Stelle51 mit dem rückwärtigen Leiter52 verbunden. Von dem Leiter 52 geht der Strom über die Verbindung 53 zu dem auf der Vorderseite befindlichen Leiter 54, von da über die Verbindung 55 zu dem auf der Rückseite befindlichen Leiter 56,- weiter über die Verbindung 57 zu dem vorderen Leiter 58, über die Verbindung 59 zu dem rückwärtigen Leiter 60 und von da schließlich über die Verbindung 61 zu dem vorderen Leiter 62, der neben dem Leiter 50 liegt.
• Schließlich wird der Stromkreis über den vorderen Leiter geschlossen, der sich mit dem Leiter 52 deckt und auf welchem eine Bürste 23 steht.
• Es ist zu erkennen, daß der Verlauf der gedruckten Wicklung einer Wellenwicklung entspricht.
• Die Ankerscheibe 30 mit der darauf angebrachten gedruckten Wicklung kann durch einen isolierenden Ring 31 a (F i g. 2) versteift werden, der bei 31 b auf die in eine Seite der Wicklung aufgeklebt ist. Gegebenenfalls ist es auch möglich, den isolierenden Träger 31 selbst aus einem festen Material, beispielsweise Epoxydharz, von ausreichender Dicke herzustellen, so daß eine zusätzliche Versteifung entfallen kann. Der Wicklungsträger 31 und die Versteifung 31 a sind mit einer Mittelöffnung 34 versehen, die zur Befestigung der Läuferscheibe an der Motorwelle dient.
• In F i g. 2 ist zu erkennen, wie die Verbindung der Wicklungsleiter von der einen zu der anderen Seite der Wicklungsträgerscheibe 31 erfolgt. Zu diesem Zweck sind Löcher 36, 37 und 38 (F i g. 2) durch die Leiter und den dazwischenliegenden Wicklungsträger 31 gebildet, und diese Löcher sind durch Metallisierung mit leitenden Überzügen versehen, welche den Leiter der einen Seite mit dem Leiter der anderen Seite leitend verbinden.
• Wie in F i g. 1 zu erkennen ist, liegen die Löcher ig,en am äußeren Umfang der Scheibe auf einem einz Kreis 39. Dagegen sind die Löcher am inneren Umfang abwechselnd auf einem äußeren Kreis 40 und einem inneren Kreis 41 angeordnet. Die zu den Löchern des inneren Kreises 41 führenden Wicklungsleiter stehen jeweils über die beiden benachbarten, am äußeren Kreis 40 endenden Wicklungsleiter hervor und sind am hervorstehenden Teil so verbreitert, daß sie wieder nur noch durch dünne isolierende Trennlinien voneinander getrennt sind. Durch diese Maßnahme werden Kontaktflächen von größerem Querschnitt geschaffen, durch welche die Verbindungslöcher hindurchgeführt sind. Die Verbindungslöcher können daher trotz des beschränkten Raumes am inneren Umfang der Wicklungsträgerscheibe mit der für die Stromführung erforderlichen Größe ausgebildet sein. Beispielsweise ist es bei einem Kreis mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 17,5 mm bei der dargestellten Leiterzahl ohne weiteres möglich, daß die Verbindungslöcher einen Durchmesser von 0,5 mm haben, was ausreicht. daß die Metallisierung einen beträchtlichen Strom führen kann.
• Ferner ergibt die versetzte Anordnung der Verbindungslöcher am inneren Umfang den Vorteil, daß die Wicklungsträgerscheibe mechanisch weniger geschwächt wird, als dies der Fall wäre, wenn sämtliche Verbindungslöcher auf einem einzigen Kreis lägen.
• Die ganze Wicklung einschließlich der metallisierten Verbindungslöcher kann auf sehr einfache Weise in Massenfertigung hergestellt werden. Die Wicklungsträgerfolie 31 wird zunächst mit den erforderlichen Verbindungslöchern versehen. Dann wird sie einschließlich der Wandungen der Löcher vollständig mit einem Kupferfilm überzogen, dessen Dicke etwa 0,25 #t betragen kann. Dies erfolgt durch Eintauchen in eine Lösung zur Bildung eines nichtgalvanischen Kupferüberzugs, wie in der Technik der e aedruckten Schaltungen üblich ist. Dann wird auf die beiden Seiten der Scheibe mit Druckerschwärze ein Muster aufgedruckt, das den schwarzen Linien von F i g. 1 entspricht. Auf die freiliegenden Stellen wird galvanisch eine Verkupferung bis zu einer Dicke von beispielsweise 125 #t aufgetragen; die mit Druckerschwärze bedeckten Teile bleiben von dem galvanischen Auftrag frei. Nach Entnahme aus dem galvanischen Bad wird die Druckerschwärze entfernt, und die Anordnung wird für kurze Zeit in eine Ätzlösung eingetaucht, welche die dünnen Kupferspuren entfernt, die sich unter der Druckerschwärze befanden.
• Man kann auch auf die beiden Flächen des isolierenden Trägers eine dünne Kupferfolie der gewünschten Stärke aufkleben und diese Folie dann gravieren, worauf die Löcher und ihre Metallisierungen gebildet werden. In allen Fällen können die Löcher gegebenenfalls mit einem leitenden oder isolierenden Material gefüllt werden.
• Als Beispiel seien die Abmessungen einer praktischen Ausführung der eründungsgemäßen Wicklung angegeben: Außendurchmesser des Leiterverlaufs 90 mm Innendurchmesser des Leiterverlaufs 17,5 mm Zahl der Leiter pro Seite .......... 76 Dicke der Kunststoff-Trägerfolie .... 125 R Dicke der Leiter .................. 100 li Dicke der Versteifungsscheibe ...... 0,75 mm Durchmesser der Löcher 0,75 mm auf dem Kreis 39 0,50 mm auf dem Kreis 40 0,50 mm auf dem Kreis 41 Abstand zwischen den Mittelpunkten der Löcher 37,5 mm auf dem Kreis 39 18,5 mm auf dem Kreis 40 15,5 mm auf dem Kreis 41 Abstand zwischen den Leitern 33 .... 125 Größte Breite der Spulenseitenabschnitte der Leiter 33 annähernd 3 mm

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Wicklung für eine elektrische Maschine mit axialem Luftspalt und einem ringscheibenförmigen isolierenden Wicklungsträger, auf dessen beiden Seiten die Wicklungsleiter in Form von innig haftenden Flachleitern gebildet sind, die an den inneren und äußeren Enden durch metallisierte Löcher im Isoliermaterial und in den Leiterenden zur Bildung des Wicklungsverlaufs miteinander verbunden sind, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die metallisierten Löcher am inneren Umfang des Wicklungsträgers abwechselnd gegenseitig versetzt auf wenigstens zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
2. 2. Wicklung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Löcher des inneren Kreises enthaltenden Endabschnitte der Leiter verbreitert sind. 3. Wicklung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Löchern des inneren Kreises führenden Leiter zwischen den benachbarten Leitern hindurchgehen.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift: »Elektronik«, Nr. 6, 1957, S. 163/164. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1115 825.