DE1563016A1

DE1563016A1 - Mehrteilige Wicklung fuer elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1563016A1
Application number: DE19661563016
Authority: DE
Inventors: Jacques Henry-Baudot
Original assignee: Photocircuits Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1965-09-16
Filing date: 1966-09-15
Publication date: 1970-08-13
Also published as: US3450919A; DE1563016B2; NL145408B; DE1563016C3; SE319551B; NL6613136A; GB1109529A

Description

Unser Zeichen; S 2243

SOCIEOJE D'EIEOTRONIQUE ET D «AUTOMATISME 31, Rue de la Baume, Paris

Mehrteilige Wicklung für elektrische Maschinen

Die Erfindung betrifft mehrteilige Wicklungen für rotierende elektrische Maschinen, wobei die Wicklungsteile entweder auf eine entsprechende Zahl von Luftspalten aufgeteilt sind oder wenigstens teilweise im gleichen Luftspalt zusammengefasst sind und die Wicklungen hauptsächlich als rotierende Ankerwicklungen in diesen Maschinen dienen.

Lei/Ba

Unter dem Begriff "mehrteilige Wicklung" ist hier eine Wicklung für eine rotierende elektrische Maschine zu verstehen, die zwar vom elektrischen Standpunkt aus in der Hinsicht einteilig ist, dass sie eine elektrische Serienschaltung von Windungen enthält, die vorzugsweise in sich selbst geschlossen ist, bei der aber die Windungen auf mehrere mechanisch getrennte Teile verteilt sind.Eine

solche

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solche Aus "bildung ist; besonders bei Wicklungen vorteilhaft, die aus lamellenartigeη Leitern gebildet sind, weil es dadurch möglich wird, die Leistung da: rotierenden Maschinen ohne übermässige Vergrösserung der Abmessungen zu erhöhen. Eine "einfache"Wicklung kann in diesem i'all nur aus zwei Schichten von Spulenseitenleitern bestehen, die auf den beiden entgegengesetzten Flächen eines Wicklungsteils verteilt sind und unter Berücksicntigung des für'jeden leiter erforderlichen Querschnitts kann daher die Wicklung bei gegebenen Abmessungen aus Platzmangel oft nicht die leiterzahl enthalten, welche für die erwünschte leistung der Maschine erforderlich wäre.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer mehrteiligen Wicklung der angegebenen Art, bei welcher alle Wicklungsteile einander gleich sind und die einander gleichen wicklungsteile ohne irgendeine Änderung der Ausbildung in jeder gewünschten Zahl zusammengebaut und elektrisch miteinander verbunden werden können.

Bei der nach der Erfindung ausgeführten mehrteiligen Wicklung ist jedes Wieklungsteil eine Wellenwicklung mit zwei Schichten von Spulenseitenleitern, nämlich einer Schicht von "Hinleitern" und einer Schicht von "Rückleitern". Die Enden jedes Spulenseitenleiters sind von der einen Kante zur anderen Kante des Wicklungabeils um eine halbe

Polteilang

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Pol/feeilung gegeneinander versetzt, und die Zahl der Spulenseitenleiter in jeder Sdtiicht ist gleich. (p*q.n+i) gewah.lt, wenn ρ die Eolpaärlzahl ist, q. wenigstens den Wert 3 hat und η willkürlich gewählt iat. Die einander in den beiden Schichten gegenüberliegenden Enden dar Spulenseitenleiter sind regäknäsBig miteinander verbunden, mit Ausnahme von (q+1) Enden an einer Kante des Wicklungsteils, die durch (a-1) dazwischenliegende Enden voneinander getrennt sind und freigelassen werden» m Wicklungsteile dieser Art werden mechanisch zusammengebaut, wobei die einander gegenüberliegenden freien Enden der beiden Wicklungsteile miteinander verbunden werden, ^'aufeinanderfolgende freie Enden der Bückleiter in den V/icklungsteilen 1 bis (m-Ί) werden elektrisch mit $ aufeinanderfolgenden freien Enden der Hinleiter in den Wicklungsteilen 2, 3 ... bzw. ra verbanden, mit einer Versetzung um eine üinheit zwischen den Enden der Hinleiter und den Enden der Rückleiter in zwei aufeinanderfolgenden Wicklungsteilen. Die (q-1) freien Enden der Rückleiter des letzten Wieklungsteils m, die zwischen dem ersten freien Ende und dem letzten freiea Ende dieser Bückleiter liegen, werden axt den entsprechenden (t*i) freien Bnden der Hinleiter des ersten Wieklungsteils verbunden, und das freie Ende des Bückleiters des letzten Wieklungs teils ta» welches dem freien Ende des Hinleiters entspricht, das ohne Verbindung mit dem vorletzten Wicklungsteil (m-1) ist» wird mit dem freien Ende des Hinleiters des ersten Wiekltingsteils 1 verbunden, dessen entsprechendes

Rückleiterende

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Rückleiterende ohne Verbindung mit dem zweiten Wicklungsteil 2 ist.

Wenojeine solche mehrteilige Wicklung als rotierender Anker in einer Maschine verwendet wird, wobei die Wicklungsteile entweder in getrennten Luftspalten untergebracht und , auf einem mehrpoligen Erreger ausgerichtet oder wenigstens teilweise in einem Stapel zusammengefasst und in einem einzigen Luftspalt untergebracht sind, können die Bürsten so ausgebildet sein, dass sie auf einer Seite eines äusseren Wicklungsteils der Anordnung schleifen, oder die. Rückverbindungen zwischen dem ersten und dem letzten ■Wicklungsteil des Stapels können mit den Lamellen eines getrennten Kollektors verbunden sein, der wenigstens p.q Lamellen oder ein Vielfaches dieser Zahl aufweist, die in geigneter Weise miteinander und mit den llückleitungen so verbunden sind, dass die Kommutierung regelmässig um den umfang des Kollektors erfolgt.

Zur Beschreibung der J^rfindung wird ei η praktisches Beispiel gezahlt, bei welchem die Maschine einen oder mehrere ebene ringförmige Luftspalte, also scheibenförmige Wicklungsteile enthält.Dieses Beispiel lässt sich direkt auf den Pail von Maschinen mit dnem oder mehreren zylindrischen Luftspalten, also mit gleichfalls zylindrischen Wicklungsteilen übertragen.Bei diesem Beispiel werden die Werte p=4> q=6 und n=2 gewählt, so dass also die Zahl der Spulenseitenleiter pro Schicht 49

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üeträgt. Je nach den gewünschten Anforderungen können natürlich, auch, andere Anfangs werte gewählt werden.

Lie Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispie 1 shall)er beschrieben.Harin zeigen:

Pig.1 eine Seitenansicht eines Wicklungsteils,

ein Schema der Zwischenverbindungen zwischen den Y/icklungsteilen bei einer Wicklung mit drei Wicklungsteilen (na = 3)»

o die Anordnung von drei Wicklungsteilen in einer rotierenden elektrischen Maschine, bei welcher die Wicklung als Anker dient,

Fg.4 eine Schnittansicht eines Kommutators mit 24 lamellen (p.q=24), der bei der Maschine von Pig.3 oder J¹Ig.5 verwendbar ist,

.5 eine andere Möglichkeit des Zusammenbaus von drei Wicklungselementen in einer elektrischen Maschine,

Pig. 6 eine Umänderung der Maschine von Pig.3 und

Pig.7 eine Teilansicht des bei der Maschine von Pig.6 jedem Wicklungsteil hinzugefügten Teils zur Erleichterung des Zusammenbaus und der Zwischenverbindungen.

009833/0160 äää.

Aus dem beschriebenen Ausführungsbeispiel lassen sich alle technologischen Ausführungsformen von Wicklungen mit jeder gewünschten Zahl von Wicklungsteilen ableiten, wobei keine Einschränkungen für die Zahl der "tficklungsteile bestehen, 'unabhängig von den für die Parameter p, q. und η gewählten Werten.

in Sig.1 dargestellte Wicklungsteil, ist scheibenförmig und mit gedruckten Leitern versehen, d.h. mit leitern, die nach irgendeinem geeigneten Verfahren zur Reproduktion von Leiterzügen auf einer ringförmigen Isolierenden Zwischenschicht geeignet sind. Die Zwischenschicht kann sehr dünn sein und die Leiter schliessen sich aneinander an, d.h., dass sie zusammen nahezu die vollständige Eläche der ringförmigen Seite des isolierenden Ürägers bedecken. Die Verbindungen zwischen den Enden der Spulenseitenleiter sind durch metallisierte Lucher gebildet, die durch das Isoliermaterial hindurchgehen. Die Erfindung eignet sich ebensogut für den Pail, dass sich die Leiter nicht

* aneinanderschliessen, sowie auch für den Pail, dass die Verbindungen der Spulenseitenleiter auserhalb der Kanten der isolierenden Zwischenschicht gebildet sind, beispielsweise durch Verschweissen oder Verlöten von zungenartigen Verlängerungen der Leiter, welche über diese Kanten hinausragen. Eine andere Abwandlung besteht darin, dass die isolierende Zwischenschicht durch einen dünnen Isolierfilm gebildet ist, der auf den einander zugewandten Seiten der lafflellenförmigen Leiter gebildet

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ist oder haftet.

Die Kanten der in. der vorderen Schicht enthaltenen "Hinleiter" sind in vollen linien gezeichnet, während die Kanten der in der hinteren Sdicht enthaltenen ÄRückleiter" in unterbrochenen linien dargestellt sind, soweit sich diese Kanten in den beiden Schichten nicht decken. Jeder Spulenseitenleiter endet nämlich in "Kontaktstücken", die zur Herstellung der Verbindungen zwischen den Spulenseitenleitern in den beiden Schichten einander gegenüberliegen. Die Kontaktstücke sind ^m inneren Umfang von 1 bis 49 numeriert, und diese Numerierung gilt sowohl für die Kontaktstücke der vorderen Schicht wie auch für die Kontaktstücke der hinteren Schicht.!Das vordere Λ-ontaktstück 1 ist mit dem Hinleiter 101 auf der Vorderseite verbunden, das vordere Kontaktstück 2 mit dem Hinleiter usw.; diese vorderen leiter sind mit den ungeraden Zahlen von 101 bis 197 bezeichnet. An dem äusseren Kontaktstück 1ü1/114 ist zu erkennen, dass der Hinleiter 101 mit dem Bockleiter 114 auf der hinteren Schicht verbunden ist; an dem äusseren Kontaktstück 103/116 ist zu erkennen, dass der Hinleiter 103 mit dem Rückleiter 116 verbunden ist; usw., wobei im Uhrzeigersinn fortgeschritten wird. Man kann annehmen, dass alle äusseren Kontaktstücke, die daran , endenden Hinleiter und Rückleiter miteinander verbinden

(wobei

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(wobei das Kontaktstück 175/288 aus einem später zu erläuternden Grund ausgenommen werden könnte).

Dagegen sind die inneren Kontaktstücke nicht alle von der einen zur anderen Schicht miteinailer verbunden.Es ist zu erkennen, dass di® bei dem dargestellten Beispiel für die Kontaktstücke 38, 40, 42, 44, 46 und 48 sowie für das Kontaktstück 1 gilt. Man hat also (q + 1) "freie" Kontaktstücke bei dem dargestellten Beispiel, denn da q=6 , gilt (q. + 1) = 7f und diese Kontaktstücke sind voneinander jeweils durch ein dazwischenliegendes Kontaktstück getrennt, denn da n=2, gilt (n-i)=1. Durch diese fehlenden Zwischenverbindungen wird also praktisch der elektrische Stromkreis der Wellenwicklung des Widlungsteils an sieben Stellen geöffnet. Wenn man beispielsweise von der öffnung der V/icklung an dem Kontaktstück 1 ausgeht und den elektrischen Stromkreis im Uhrzeigersinn verfolgt, läuft dieser Stromkreis über die Leiter 101 -114--125-138-149-162-173-186-137-112-125-136-147-160-171-184, und er öffnet sich an ders hintoen Kontaktstück 48. wenn man dann von dem vorderen Kontaktstück 48 ausgeht, verläuft der Stromkreis über die Leiter 195-11O-121-134-145-158-169-182-193-1O8-119-132-143-156-147-180, worauf er sich dann erneut am hinteren Kontaktstück 46 öffnet. Wenn man von dem vorderen Kontaktstück 46 ausgeht, verläuft der Stromkreis über die Leiter

191-

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191-106-117-130-141-154-165-178-189-104-115-128-139-152-163-176) .and er Öffnet sich, am hinteren Kontaktstück 44. Wenn man von dem vorderen Kontaktstück 44 ausgeht, verläuft der Stromkreis über die Leiter 187-102-113-126-137-150-161-174-185-198-111-124-135-148-159-172 zu dem hinta?en Kontaktstück 42, bei welchem er sich erneut öffnet. Wenn man dann wieder von dem vorderen Kontaktstück 42 ausgeht, verläuft der Stromkreis über die Leiter 183-196-109-122-133-146-157-170-181-194-107-120-131-144-155-168, worauf er sich wieder am hinteren Kontaktstück öffnet. Wenn man schliesslich von dem vorderen Kontaktstück 40 ausgeht, geht der Stromkreis über die Leiter 179-192-105-118-129-142-153-166-177-190-103-116-127-140-151-164, und er öffnet sich am hinteren Kontaktstück 38. Die Spulen- ' Seitenleiter 175 und 188 bleiben ausserhalb dieser Stromwege, es handelt sich also um tote Leiter in der Wicklung. Aus diesem Grund kann die Verbindung dieser Leiter am äusseren Kontaktstück gegebenenfalls fortgelassen werden.

Bekanntlich wird durch das Vorhandensein einer toten Spule in einer Wellenwicklung die Güte dieser Spule in keiner Weise beeinträchtigt» vielmehr handelt es sich dabei um eine bei üblichen Wicklungen geläufige Massnahme, die bei der beschriebenen Anordnung ausgenutzt wird.

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ils kann jede gewünschte Zahl von Wicklungsteilen der in ]?ig.1 dargestellten Art so zusammengebaut werden, dass die Wicklungsteile parallel liegen und ihre mit gleichen Nummern versehenen K_ontaktstücke einander gegenüberliegen. Dies ist als Beispiel in dem Schema von Pig.2 dargestellt, welche die besonders angegebenen Kontaktstücke der Wicklungselemente I, II und Hi in linearer Abwicklung zeigt, d.h. in der entsprechenden Reihenfolge die inneren "freien" K_ontaktstüeke 38 bis 1 dieser Wicklung&eile mit den dazwischenliegenden , miteinander verbundenen Eontaktstücken 39 bis 41. Die zu den Rückleitern genörenden hinteren Kontaktstücke 38, 40, 42, 44, 46 und 48 des Wicklungsteils I sind mit den zu den Hinleitern gehörenden vorderen Kontaktstücken 40, 42, 44, 46, 48 bzw. 1 des Wicklungsteils II durch Verbindungen 200 verbunden. Die zu den Rückleitern gehörenden hinteren Kontaktstücke 38, 40, 42, 44, 46 und 48 des Wicklungsteils II sind mit den zu den Hinleitern gehörenden vorderen Kontaktstücken 40, 42, 44, 46, 48 bzw. 1 des Wicklungsteils Hl verbunden. Man geht also über die q. (im Vorliegenden lall 6) Verbindungen 200 und 300 jeweils von tficklungsteil zu Wicklungsteil weiter. Die Rückführungen werden durch die Rückverbindungen 400 zwischen den (q.-i), im vorliegenden S'all 5 Kontaktstücken 4^, 42, 44, 46, 48 der Ruckleiter des letzten Wicklungsteils III zu den mit den gleichen Nummern versehenen vorderen. Kontaktstücken der Hinleiter des ersten Wicklungsteils I bewirkt, sowie über eine zusätzliche Rückleitung 500 zwischen dem hinteren

Kontaktstück 009833/0160 ORIGINAL JNSPECTED

Konidctstück 38 des Wicklungsteils III und dem vorderen Kontaktstück 1 des Wicklungsteils I , d.h. zwischen den Kontaktstücken, welche im ersten und im letzten Wicklungsteil Kontakt stückeη gegenüberliegen, die nicht angeschlossen sind, sondern in der fertigen Wicklung frei bleiben.

Wenn man wieder auf das in Verbindung mit dem Wicklungsteil von 3?ig.1 erläuterte Wicklungsschema zurückkehrt, ist zu erkennen, dass nach dem ersten Wicklungsabschnitt auf dem Wicklungsteil I, der am hinteren Kontaktstück 48 geöffnet ist, über die Verbindung 2Ou zu dem vorderen Kontaktstück 1 des zweiten Wicklungsteils II übergegangen wird, auf welchem der elektrische Stromkreis dann den ersten Wicklungsabschnitt durchläuft, der sich auf dem hinteren Kontaktstück 48 des zweiten rficklungsteils öffnet, und über die Verbindung3oo von dem vorderen Kontaktstück 1 des dritten Wickluugsteils IiI fortsetzt wird, bis er sich an dessen hinterem £.0 nt ale t stück 48 öffnet. Da-durch Bind die drei einenander entsprechenden ersten Wicklungsabschnitte der drei Wicklungsteile in Serie geschaltet. Die Rückleitung 4^0 vom hinteren Kontaktstück 48 des Wicklungsteils III zum vorderen Kontaktstück 48 des Wicklungsteils 1 bewirkt, dass sich der Wicklungsstroinkreis nur über den zweiten Wicklungsabschnitt des Wicklungsteils χ bis zu dem hinteren Kontaktstück 46 fortsetzt, von wo aus der Stromkreis über den zweiten Wicklungsabschnitt des Wicklungsteils II fortgesetzt wird, usw., bis schliesslich das hintere

Kontaktstück 009833/0160

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Kontaktstück 38 des Wicklungsteils III erreicht wird. Dann schliesst die Rückleitung 500 zwischen diesem Eontaktstück 38 und dem vorderen kontaktstück 1 des Wicklungsteils 1 den elektrischen Stromkreis der vollständigen "Wicklung. Da die in Serie geschalteten Wicklungsabschnitte der drei Wicklungsteile in jedem Tripel in einer Linie liegen, wird die Wirksamkeit der Wicklung in dem Magnetfeld mit dem Faktor 3 multipliziert, natürlich bis auf die Jouleschen Verluste, gegenüber der Wirksamkeit, welche ein einziges Wicklungselement aufweisen würde, bei dem alle Zwischenverbindungen ausgeführt sind.

Es ist unmittelbar zu erkennen, dass jede beliebige andere Zahl von Wicklungsteilen vorgesehen werden könnte, ohne dass die zuvor beschriebene Art der Zwischenverbindungen in irgendeiner '.'."eise abzuändern ware. Man hätte beispielsweise das Wicklungsteil II fortlasset* oder im Gegenteil weitere Wicklungsteile zw-'sehen die zuvor beschriebenen Wicklungsteile J.I und Hx einfügen k .innen. .Ferner ist klar zu erkennen, dass die .änderung der Zahl der .Offnungen der Wicklung, d.h. der Zahl q die beschriebene Art der Zvrischenverbindungen zwischen den Wicklungsteilen nicht verändern würde, sondern nur die Zahl der Verbindungen 200, 3CO usw., sowie entsprechend die Zahl der Rückleitungen 400 (die Rückleitung 500 wird stets zum S-chliessen der wicklung beibehalten).

Zum

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Zum Zugammenbauen der Wicklungselemente kann man beispielsweise in der in lig.3 dargestellten Weise vorgehen, indem man jedes Wicklungsteil in einem eigenen magnetischen Luftspalt anordnet.

Auf der Welle 215 ist zunächst ein Ilanschteil 221 befestigt, von dem ein Abschnitt eine Buchse auf der Welle bildet, und gegen dessen Bbene ringförmige Fläche das Wicklungsteil I mit der die Hinleiter tragenden Seite unter Einfügung einer|Lsolierenden Seheibe 229 angelegt ist. Das Wicklungsteil I ist zuvor mit den erforderlichen Verbindungen 200 zu dem Wicklungsteil II und mit den Rückleitern 400 und dem Rückleiter 500 ausgestattet worden. Dann wird ein Abstandsring 222 angebracht, welcher das Wicklungsteil I unter Einfügung einer isolierenden Zwischenscheibe festhält. An die andere Seite dieses Abslandsrings wird dann unter Einfügung einer isolierenden Zwischenscheibe das Wicklungen teil II angebracht, nachdem zuvor die Verbindungen 200 mit den entsprechenden Kontaktstücken des Wicklungsteils II hergestellt und die Verbindungen 300 angebracht worden sind. Der gleiche Vorgang wird für das Wicklungsteil III wiederholt, das von dem Wicklungsteil II durch den Abstandsring 223 getrennt ist. Die Verbindungen 400 verlaufen in der Darstellung über die ganze Länge der Anordnung durch den ringförmigen Zwischenraum innerhalb der Wicklungsteile und der Abstandsringe. Sie können direkt mit den entsprechenden Kontaktstücken des Wicklungsteils III verbunden sein, wie bei 220 angedeutet ist, wobei dann auf der Rückseite

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des Wicklungsteils III Bürsten Schleifen, wie "beispielsweise durch, die gestrichelte Linie 219 angedeutet ist. Zur Erläuterung der Variätnisae bei einer Kollektormaechine ist jedoch in der Darstellung das Wicklungsteil III mit Verbindungen 400 · an den entsprechenden rückwärtigen Kontaktstücken ausgestattet, und die in Pig.2 angegebenen Rückleitungen 400 und 500 sind an der Stelle 403 angeschlossen, die in einem Ausschnitt einer Buchse 217 liegt, nachdem sie durch einen Ausschnitt in dem anderen flansch 224 hindurchgegangen sind, der an der Rückseite des Wicklungsteils III anliegt, wobei wieder eine isolierende Zwischenscheibe eingefügt ist. Ein Teil der Buchse 217 umgibt die Welle und liegt an dem Buchsenteil des 3?lanschteils 224 an. Bas Zusammenklemmen dieser Seile kann durch nicht dargestellte Bolzen erfolgen, welche durch die !eile 221, 222, 223, 224 an Stellen hindurchgeführt sind, welche die dargestellten Verbindungen freigeben (beispielsweise drei Bolzen im Abstand von 120°). Die gegebenenfalls vorhandene Keilnutverbindung zwischen dem Ilanschteil 224 und der Welle ist nicht dargestellt. An dem Flanschteil liegt dann die zuvor erwähnte Buchse 217 an, die einen Kollektor 216 trägt, auf dessen lamellen jede gewünschte Zahl von Bürstenpaaren schleift, von denen eine Bürste 218 dargestellt ist. Mg.4 zeigt als Beispiel einen Kollektor mit 24 Lamellen und zwei Bürstenpaaren, wobei die entsprechenden Lamellen mit den Rückleitungen von der Stelle 403 an verbunden sind, und die Lamellen im Innern des Kollektors für eine regelmässige Kommutierung bei der Drehung der Maschine miteinander verbunden sind,

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Das Wicklungsteil I ist zwischen Magnetpole entgegengesetzter Poluög Ii und S eingefügt, aie bei 205 und 206 dargestellt sind und τοη Jochen 201 bzw. 202 getragen werden. In gleicher Weise ist das Wicklungsteil II zwischen Magnetpole 207 und 208 eingefügt, die von den Jochen 202 und 203 getragen werden, und das Wicklungsteil III ist zwischen Magnetpale 209 und 21o entgegengesetzter Polung eingefügt, die von den Jochen 203 und 204 getragen werden. Bei 231 bis 235 sind Abstand- und Halteringe für die Joche dargestellt. Die Wicklungsteile können sich also in getrennten luftspalten frei drehen, wobei sich aber die Wirkung der Flüsse von Wicklungsteil zu Wicklungsteil addiert. Auf jeder Seite eines Luftspalts befindet sich ein Kranz von Magnetpolen wechselnder Poluug. I>..ese SzIe könnet: entweder durch getrennte Magnete rsalsiert sein,' oder dusch Einprägen in einen Ring aue einem magnetisehen. Material mit hoher Koerzitivkraft, der nacn. der Lagasttisierung eine Remanana aufweist, iu-.eser Lrregeraufbau kann beim Zusammenbau Schritt für Schritt hergestellt werden, oder nach dem Zusammenbau des Läufers können swei suvor hergestellte irreger-Halbschalen in die Zwischenräume zwischen die Yrficklungsteile eingeschoben werden. Derartige Konstruktionen von permanenten Erregern sind an sich bekannt, so dass sie hier ticht näher beschrieben zu werden brauchen.

Bei

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Bei der in Fig.5 dargestellten Anordnung sind die Wicklungsteile zu einem einstückigen Aufbau zusammengefügt, wobei einfache isolierende Zwischenscheiben 315 und 316 vorgesehen sind, deren Aussendurchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Klemmflansche 321 und 324 ist, mit denen die Wicklungsteile auf der Welle 215 befestigt werden. Die Verbindungen zwischen den Wicklungsteilen werden bei dieser Anordnung hergestellt, bevor diese mit einem Füllmaterial 317 zu einer Einheit vergossen wird. Dieses Material besteht aus magnetischen Teilchen in einem beispielsweise wärmehärtbaren oder polymerisierbaren dielektrischen Bindemittel. Der dadurch erhaltene einstückige Anker wird in einen einzigen luftspalt eingefügt, der durch Magnetjoche 301 und 302 gebildet wird, welche die Polteile 303 und 304 tragen, deren Polungbu beiden Seiten des Luftspalts entgegengesetzt ist und in Jeden der Erregerpolkränze regelraässig wechselt. Der Zusammenbau kann also in einer Form unter Druck- und Wärmeanwendung erfolgen, nachdem die Verbindungen zwischen den Wicklungsteilen bereits hergestellt sind. Zur Befestigung auf der Welle braucht dann nur der Anker zwischen den Flanschen 3ß1 und 324 festgeklemmt werden, wobei Islierringe 329 zwischen cie Flansche und den inker eingefügt werden.

Dann werden Bersten 219 in der Maschine so angebracht, dass sie auf einem blanken Abschnitt des Spulenseitenleiters auf einer Ankerseite schleifen. Vorzugsweise sind die Leiter auf den Aussenflächen des Ankers blank, wenn dies auch nicht zwingend ist.

Fg.6 009833/0160

Pig.6 Beigt einen Seil der Maschine τοη 3?ig.3 "bei einer anderen Ausführungsform.Die Wicklung enthält wieder drei scheibenförmige Wicklungsteile, die im Abstand voneinander liegen. Das Wicklungsteil I wird zuerst gegen einen Plansch

221 angelegt, anschliessend wird darauf ein Abstandsring

222 angebracht, an welchen das Wicklungsteil II angelegt wird, das seinerseits an seiner anderen Seite den Abstandsring 223 aufnimmt, und schliesslich wird das Wicklungsteil III gegen den Abstandsring 223 angelegt, worauf ein Plansch 224 den Aufbau vervollständigt. Die Verbindungen zwischen den Wicklungsteilen I, II und III müssen vor dem Zusammenbau vorbereitet und ausgeführt werden.

Der innere Rand des Wicklungsteils I ist zwischen zwei Isolierscheiben 500 und 501 eingeklemmt, der innere Rand des Wicklungsteils II ist zwischen zwei Isolierscheiben 502 und 503 eingeklemmt, und der innere Band des Wicklungsteils III ist zwischen zwei Isolierscheiben 504 und 505 eingeklemmt. Diese Scheiben brauchen sich dem Umfang nach nur über einen Bogen zu erstrecken, welcher diejenige Zone dieser inneren Ränder bedeckt, die die freien Wicklungsleiterenden enthält. Aus mechanischen Gründen bildet man sie jedoch in der Praxis in Form vollständiger Ringe aus. Jede Scheibe ist mit sechs länglichen leitenden Kontaktstücken versehen, die sich schräg gegen die radiale Richtung erstrecken. Die Richtung dieser Kontaktstücke kehrt sich von einer Scheibe zur nächsten in der normalen Reihenfolge, beispielsweise von

links 009833/0160

links nach rechts in der Anordnung um. Diese sechs leitenden Kontaktstücke, deren Anzahl also q beträgt, werden beispielsweise durch örtliche Metallisierung des Isoliermaterials nach einem der bekannten Verfahren der gedruckten Schaltungen erhalten. Als Beispiel ist in Pig.7 eine Teilansicht eines Islierrings dargestellt, der mit seinen sechs Kontaktstücken 507 versehen ist, wobei gestrichelt die sechs Kontaktstücke 508 der Scheibe angedeutet sind, welche der dargestellten in der Anordnung zugewandt ist.Diese Metallisierungen, sind bei 506a auf der Scheibe 500, bei 507 auf der Scheibe 501, bei 508 auf der Scheibe 502, bei 509' auf der Scheibe 503, bei 510 auf der Scheibe 504 und bei 511 auf der Scheibe 505 dargestellt.

Nahe seinem oberen Ende und nahe seinem unteren Ende (d.h. dem äusseren Ende bzw. dem inneren Ende in Bezug auf die ringförmige Scheibe) weist jedes Kontaktstück einen "Befestigungszapfen" auf, der vorzugsweise durch eine Metallisierung in einem durch das Isoliermaterial hindurchgehenden Loch gebildet ist.Diese Metallisierung von Durchführungslöchern in ckJinnen Isolierschichten ist gleichfalls aus der Technik der gedruckten Schaltungen an sich bekannt.Wenn die Scheibe gegen das Wicklungsteil· angelegt wird, kommen die oberen (bzw. äusseren)Löcher vor die freien Leiterenden zu liegen, die dann abgelöst und in die Löcher eingeführt werden, in welchen sie zur Erzielung eines guten elektrischen Kontaktes beispielsweise angeschweisst oder angelötet werden. Dieser Vorgang erfolgt

natürlich:

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natürlich einzeln für jedes Wicklungsteil, bevor der Zusammenbau, des eigentlichen Läufers erfolgt.

Die schräge I«age jedes Kontaktstücks hat zur IT ο Ige, dass sein unterer Befestigungszapfen vor demjenigen eines anderen Kontaktstückes in einer anderen Scheibe der Anordnung zu liegen kommt. Aus Mg.2 war zu erkennen, dass die Zwischenverbindungen zwischen den Wicklungsteilen um eine Einheit versetzt werden müssen, d.h., dass ein freies Leiterende auf einem WicklungBteil mit dem in der Folge dieser Leiterenden folgenden fltelen Leiterende des nächsten Wicklungsteils verbunden werden muss. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden freien Leiterenden auf einer Seite eines Wicklungsteils gibt es (n-1) Z<ischenleiter, wodurch praktisch ein "Winkelschritt" zwischen diesen aufeinanderfolgenden Leiterenden definiert wird. Die schräge lage der Kontaktstücke ist so bemessen, dass das untere (bzw.innere )metallisierte Eoch um die Hälfte .dieses Schritts versetzt ist, wodurch sich die gewünschte Wirkung ergibt.

Der Zusammenbau kann dann wie folgt geschähen: Nachdem jedes der Vücklungsteile 1, Il und III mit seinen die Kontaktstücke tragenden Scheiben versehen und die entsprechenden freien Leiterenden mit den Kontaktstücken verbunden worden sind, ist es für den Zusammenbau bereit.Auf der Scheibe 500 sind ferner durch leitende Vo^rsP^rünge 514 Verbindungsieiter 400 vorbereitet worden, Vielehe für den späteren Anschluss

an 009833/0160 BAD QRK3SNAL

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an der Scheibe 511 des Wicklungsteils III tBstimmt sind.

Das Wicklungsteil I wird an den Flansch 221 angelegt, und die unteren Löcher der scheibe 507 werden mit leitenden Stegen 512 verbunden. Diese Stege können beispielsweise aus geschlitzten und elastischen Stiften bestehen, wodurch .beim Einstecken eines Stegs in ein metallisiertes Kontaktstück ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Ihre Länge ist so bemessen, dass beim Anlegen dee Wicklungsteils II gegen den zuvor angebrachten Abstandsring 222 die freien jinden der Stege in die metallisierten Löcher der Kontaktstücke 508 der Scheibe 502 eindringen, die ihnen gegenüberstehen, wodurch automatisch die Verbindungen 200 von Fig.2 hergestellt werden. Dann werden der Abstandsring 223 und das '.rficklungsteil Hi angebracht, nachdem die metallisierten Löcher der Kontaktstücke 503 in der Scheibe 503 gleichfalls üjit solchen leitenden Stegen 513 ausgestattet worden sind. Das Anbringen des V/icklungsteils Hl gewährleistet also die automrtische Herstellung der Verbindungen 300 von J?ig.2. Bevor der Flansch 224 angebracht wird, werden die Itückleiter 4CO und 500 so ausgelegt, dass ihre 'freien Enden, die in leitenden Vorsprüngen 515 enden, nacn. vorn gebracht

werden, und diese Vorsprünge werden in den unteren metallisierten L'Jchern der Scheibe 511 entsprechend dem Verdrahtungsschema der Rückleitar von Iig.2 angelötet.

Gegebenenfalls

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Gegebenenfalls kann in der Maschine ein Kollektor vorgesehen werden, wie an Hand von 3?ig.3 erläutert wurde. Es ist zu erkennen, dass auch bei dieser Ausführungsform jede beliebige Zahl von "Wicklungsteilen zu einer mechanischen und elektrischen Einheit zusammengebaut werden kann, unabhängig von dem Wert der Parameter q. , ρ und n.

Patentansprüche

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Claims

Pateataasprüche

hehrteilige Wicklung für rotierende elektrische Maschinen, bei welcher jedes Wicklungsteil eine Wellenwicklung mit zwei Schichten von lamellenartigen Spulenseitenleitern ist, von denen in jeder Schicht die gleiche ungerade Anzahl vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in-jeder Schicht jedes Wicklungsteils (q+1) in gleichmässigen Abständen liegende Enden von öoulenseitenleitern an einem Rand der Schicht freigelassen sind, während die übrigen Leiterenden an diesen Rand mit den ihnen gegenüberliegenden Enden der Spul3nseitenleiter der anderen Schicht des Wicklungsteils verbunden sind, wobei q. wenigstens gleich 3 ist, dass die Ivicklungsteile so zusammengebaut werden, dass die freien Enden der Wicklungsteile einander gegenüberliegen, dass q aufeinanderfolgende freie Enden in den einander gegenüberliegenden Schichten jedes Paares von Wicklungsteilen mit einer gegenseitigen Versetzung um eine Einheit von der einen Schicht zu der anderen miteinander verbunden werden, und dass in den äusseren Schichten die (q.-i) einander entsprechenden freien Enden zwischen dem ersten und dem letzten freien Ende paarweise miteinander verbunden werden, während das erste freie Ende der einen äusseren Schicht mit dem letzten freien Ende der anderen äusseren Schicht deisct verbunden wird, dass die Versetzung dieser beiden

Enden

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Enden entgegengesetzt zu der Versetzung um eine Einheit * · ist.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl q ein !eiler der Zahl der Bpulenseitenleiter vermindert um 1 pro Schicht ist, dass die gleiche Zahl durch die Polpaarzahl der Wicklung teilbar ist und somit durch das Produkt p.q.n ausgedrückt wird, wobei η eine willkürliche ganze Zahl ist und dass die (i+1) freien Enden in jeder Schicht durch (n-1) dazwischenliegende Leiterenden voneinander getrennt sind.

3. Wicklung nach Anspruch 1 öler 2, dadurch gekennzeichnet, dass die WidsLungsteile meonanisch. zu einem Block zusammengebaut sind, der in einen einzigen Luftspalt der i-iaschine eingefügt ist.

4. Wicklung uach Anspruch 1 oder Z₁ dadurcn gekennzeichnet, dass die Wid&ungsteile im Abstand voneinander fest verbunden sina, und dass jedes Y/ieklungsteil in einen eigenen luftspalt der i'^aschine eingefügt ist.

5. Wiarklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes wid&ungsteil an dem die freien Leiterenden enthaltenden Rand mit zwei isolierscheiben ausgestattet sind, zwischen die es eingeklemmt ist, dass jede Isolierscheibe mit c leitenden

Kontaktstücken 0 0 98 3 3/0160 BAD

Kontaktstücken ausgestattet ist, die von einer Stelle, in welcher das Kontaktstück mit einem freien Leiterende verbunden ist, schräg,zu einer Stelle verlaufen, die ,jenseits des Randes des Wicklungsteils liegt und gegen die erste Stelle um den halben Abstand zwischen den freien Leiterenden versetzt ist, dass die q Kontaktstücke in jeden einem Wicklungsteil zugeordneten Paar um eine Mnheit gegeneinander versetzt sind, so dass die zweiten Stellen von Scheibe zu Scheibe und von Wicklungsteil zu Wicklungsteil einander gegenüberliegen, und dass die Verbindungen zwischen den Elementen an den zweiten Stellen der Kontaktstücke angebracht sind.

6. Wicklung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke durch örtliche Metallisierungen des ■xBolierma1e?ials der Scheiben gebildet sind, und dass an ien beiden Stellen jedes Kontaktstücks metallisierte Löcher durch das xsoliermaterial angebracht sind.

7. V/ickiung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aadureii gekennzeichnet > dass ein eigener Kollektor vorgesehen ist, dessea Lamellenzahl ein Vielfaches von c.bestragt, uud dessen Lamellen in Gruppen von gleichförmigem Abstand mit den freien .bnden verbunden sind, welche in einem der äusseren Wicklungsteile mit den freien .Enden fes anderen äusseren Wicklungsteils verbunden sind.

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ö. wicklung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse am Kollektor durch die Yerbindungsleiter gebildet sind, die von den freien linden ausgehen, welche in den äusseren Wicklungsteilen der Anordnung miteinander zu verbinden sind, und dass die YerMndungsleiter parallel an den Kollektorlamellen enden.

9. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenseitenleiter eines der äusseren Wicklungfeteile selbst die Kollektorlamellen bilden.

ORIGINAL INSPECTED

009833/0IS

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