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Wicklungsbildung von Blektromotoren Die Erfindung betrifft einen Elektromotor,
insbesondere Außenläufermotor, mit einer am Innenständer angeordneten Ständerwicklung,
wobei diese als gedruckte Schaltung auf ein flaches, faltbares Kunststoffband aufgetragen
am ringförmigen Blechpaket des Ständers angeordnet ist: .
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Bei den bekannten Außenläufermotoren werden die Leiter der Ständerwicklung
in Nutendes Blechpaketes eines ringförmigen Innenständers eingebracht.
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Der Nachteil daran ist die komplizierte Herstellung des Blechpaketes,
bzwe der einzelnen Bleche' die mit vielen Nuten versdhen
werden
müssen. Außerdem erfordert das Isolieren, das Herstellen und das Einbringen der
Wicklungen in die Nuten viele Arbeitsschritte, die Elektromotore relativ teuer machen.
Ferner ist ein Gleichstrommotor mit einem Scheibenanker bekannt, bei dem die Ankerwicklung
in geätzter Form auf eine Scheibe aufgebracht ist. Die Herstellung dieser Wicklung
ist gegenüber den bekannten Wicklungsherstellungsverfahren sehr vereinfacht. Es
weist aber den Nachteil auf, daß es nur an ebenen Flächen, und damit nur an Scheibenankermotoren
angewandt werden kann.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit
zylinderförmigen Läufer und Ständer zu schaffen, bei dem die Wicklungsherstellung
und deren Anordnung am Blechpaket wesentlich einfacher als bisher ist.
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Erfindungsgemäß-wird dies dadurch erreicht, daß die Ständerwicklung
aus zwei auf das Kunststoffband aufgedruckten Einphasen-Wellenwicklungen besteht,
wobei mindestens eine der Einphasen-Wellenwicklungen eine Anzapfung aufweist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 't eine schematische Darstellung der oberen Hälfte
eines
Außenläufermotors, wobei die Blechpakete und die Wicklung im Schnitt
dargestellt sind.
Fig. 2 ein Kunststoffband mit aufgedruckter Wellenwicklung.
Fig. 3 das Kunststoffband der Fig. 2 mit aufgedruckter Wellenwicklung für einen
Ständer mit doppeltem Umfang. Fig. 4 die Faltungen des Kunststoffbandes der Fig.
2 und 3, wobei teilweise die Faltungen des Kunststoffbandes von der Seite sichtbar
sind.
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Fig. 5 eine Zweiphaseuwicklungsanordnung mit einem Kunststoffband
in gedruckter Ausführung, wobei mit U 1, U 2, X 1 und X 2 die Anschlußklemmen der
Phasenstränge bezeichnet sind.
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Fig. 6 eine Schalt- und Faltanordnung einer Wicklung mit einem Kunststoffband
in vreiphasenausführung.
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Fig. 7 die Zweiphasenwicklung der Fig. 5 in Scott'scher Schaltung.
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Fig. 8 eine Dreiphasenwicklung in Scott'scher Schaltung. In der Fig.
1 ist mit 1. ein ringförmiger Innenständer eines Wechselstromaußenläufermotora bezeichnet,
der an einem festen Punkt, z.B. an einem Laugenbehälter einer Waschmaschine, (nicht
dargestellt), befestigt ist. Koaxial um den Innenständer 1 ist ein Außenläufer 2
angeordnet, der auf einer Welle (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist. Er ist
mit dem anzutreibenden Teil fest verbunden und im Ausführungsbeispiel als Kurzschlußläufer
ausgebildet. Die Kurzschlußwicklung des Außenläufers 2 ist hierbei in das ringförmige
Blechpaket 13 des Außenläufers eingebracht. Der ringförmige Innenständer 1 besteht
im wesentlichen aus einem ringförmigen Blechpaket 2 mit einer glatten Oberfläche,
wodurch er einfach herzustellen ist und damit keine Nuten benötigt. Als Ständerwicklung
12 ist auf seiner abgedrehten Oberfläche ein
Kunststoffband 12'
mit aufgedruckten Leitern. 12" vorgesehen, das möglichst direkt und eng aufgebracht
ist, damit der zwischen dem ringförmigen Blechpaket 13 und dem Blechpaket 2 des
Innenständers 1 vorhandene Luftspalt möglichst klein ist. Die Dicke des Kunststoffbandes
12' soll so dünn als möglich gewählt werden, damit der Luftspalt gering gehalten
werden kann. Da die elektrische Festigkeit entsprechend ausgewählter Kunststoffe
sehr hoch ist (> 10 KV/mm) ist diese Forderung leicht zu erfüllen.
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Zweckmäßigerweise wird die gedruckte, oder besser gesagt, geätzte
flache Kupferwicklung außen durch einen Isolierlack geschützt. Die Stromdichte dieser
gedruckten Schaltung ist wegen der großflächigen Leiter sehr hoch.
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Es können Werte bis zu 50 A/mm2 gewählt werden, so daß die Leiter
für z.B. 5 Ampere = o,1 mm2'Kupferquerschnitt haben.
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Bei einem Ständerdurchmesser von z:B. 190#2 = 380 mm nach Fig. 1 ist
die Polteilung 380#d r 100 Pole = 12 mm = * . Davon stehen 2/3 = 8 mm für die Windungszahl
w nebeneinander in Fig. 3 zur Verfügung. Mit einem Leiterabstand von 1/10 mm (wegen
der geringen Windungsspannung) könnten bei einer Kupferhöhe von 0,5 mm (0,1
mm2 : 0,5 mm = 0,2 mm + 0,1 mm Abstand = 0, 8 : 0,3 = w = 27 Windungen untergebracht
werden: Bei doppelseitiger Wicklung auf dem Kunststoffband 12' kann die Einphasenwicklang
somit w = 2 # 27 = 54 Windungen haben.
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In Fig. 3 und 4 ist eine Ausführung eines Kunststoffbandes für eine
Ständerwicklung 12 dargestellt, wobei das Band in doppelt
benötigter
Umfanglänge hergestellt ist. Dadurch kann es in der Mitte gefaltet und unter Einlegen
einer Isolierfolie zu einem gut nach außen geschützten und gut isolierten Ständerwicklungsband
mit Wärme zusammengebügelt werden.
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In Fig. 3 ist das auseinander gefaltete Kunststoffband 12' in einer
Länge. dargestellt, die etwas größer als der doppelte Ständerumfang ist. Der Abstand
zwischen den strichpunktierten Linien ist genau gleich diesem Ständerumfang. Damit
sich der links von der strichpunktierten Faltlinie A - B liegende Abschnitt
magnetisch richtig.mit dem rechts von A - B liegenden Abschnitt deckt,
dürfen immer nur gleiche Stromrichtungen in den heitern 12" der Wicklung aufeinanderliegan.
In Fig. 4 ist das an die Linie A - B gefaltete Band richtig aufeinandergelegt
dargestellt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Wicklungsseite oder deren Rückseite
aufeinandergeklappt werden: Im ersten Fall ist eine Isolierfolie, im zweiten
Fall sind zwei Isolierfölien nötig. Der erste Fall ist vorzustäken, schon allein
deshalb, weil das Kunststoffband 12' widerstandsfähiger gegen nechanisehe Verletzungen
ist als die Folie: Die kurzen Bandstücke der Fig. 3 links von C - D und rechts von
E - F sind in Fig.-4 zusammengelegt dargestellt. Um sie gut unterzubringen, kann
eine besondere Einlegenut vorgesehen werden. Durch die Lötverbindungen v1,
v2, werden im Falle der Reihenschaltung die einzelnen Windungen im richtigen Sinne
verbunden. Nach dem Vorgang in Fis. 3 und 4 können nicht nur Doppel-, sondern auchmehrfache
Doppelfaltungen vorgenommen werden, wenn noch höhere Vindungezahlen und kleine Kupferquerschnitte
verlangt Werden.
Bei kleiner werdenden Windungsspannungen werden
Kunststoffband 12' und Folie immer dünner. Beim Zusammenkleben werden sie gebügelt.
Die Gesamtdicke steigt dabei kaum. Wenn nötig, kann natürlich die einfachere Parallelschaltung
vorgenommen werden. Bei einem Motor mit 220 Y Phasenspannung kommt n.B. nur eine
Reihenschaltung inirage.
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Der Wirkungsgrad eines selchen Motors, wenn er wie ein Spaltpolmotor
einen Läuferkäfig erhält und der Läufer lamelliert ist, ist nicht schlechter als
der eines Spaltpolmotors (33 K), oder der eines Doppelwicklungsmotors (20 %). Die
Wicklungsverluste sind wegen der hohen Stromdichte relativ hoch, aber nur so ist
die Flachwicklung ohne Nuten überhaupt im engen Luftspalt unterzubringen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist außerdem möglich, die in Fig. 3
gezeigte Einphasenwechselstromwicklung in eine Zweiphasen- oder Dreiphasenwicklung
wie in Fig. 5, 6, 7 und 8 dargestellt ist, umzubauen. Hierbei sind in den Figuren
das Kunststoffband 12 und die Phasenstränge dargestellt. In Fig. 5 sind die AnschluB-klemmen
des Einphasenstranges mit U 1 und X 1 bezeichnet und die des anderen Stranges, der
gestrichelt geziichnet ist, mit U 2 und X 2. Weiterhin ist in der Fig. 5 in Draufsicht
die Wicklung dargestellt, sowie ein Vektorbild, aus dem die Phasenverschiebung von
900 zwischen den einzelnen Phasensträngen zu entnehmen ist. Bei der in Fig.
6 dargestellten Dreiphasenwicklung ist die ene Phase mit den AnschluBpunkten U und
X durchgehend gezeichnet und
weist eine Faltung auf. Der andere
Phasenstrang, der gestrichelt gezüichnet ist und die Anschlußpunkte Y und Y aufweist,
ist gegenüber dem ersten Phasenstrang@um 120o elektrisch versetzt. Wiederum um 1200
gegenüber diesem Phasenstrang ist der punktiert gezeichnete Phasenstrang mit seinen
Anschlußklemmen W und Z elektrisch gegenüber den vorhergehenden versetzt. Weiterhin
besteht die Möglichkeit, die in Fig. 5 dargestellte Zweiphasenwicklung mittels einer
Scott'schen Schaltung zur Drehstromschaltung zu machen. Diese Wicklungsart hat den
Vorteil, daB bei mehrfachen Faltungen für höhere Windungszahlen im Strang noch nachgefaltet
werden kann. Fign 7 zeigt hierbei eine derartige Dreiphasenwicklung in Scott'scher
Schaltung, wobei die Bezugszeichen sinngemäß der der Fig. 6 entsprechen.
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Fig. $ zeigt die Faltung und die Schaltung einer Dreiphasenwicklung
in Szott'scher Anordnung nach Fig. 7, wobei die in dieser Darstellung eingezeichnetazVerbindungen
leicht auszuführen sin8.