DE1912256A1

DE1912256A1 - Flat coil for an electrical machine with a flat air gap

Info

Publication number: DE1912256A1
Application number: DE19691912256
Authority: DE
Inventors: Rene Bidard
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1968-03-12
Filing date: 1969-03-11
Publication date: 1969-09-25
Also published as: CH490754A; NL6903032A; FR1566511A

Description

lilachspule für eine elektrische Islaschine mit ebenem Luftsalt.purple coil for an electric isolating machine with flat air gap.

Die erfindung betrifft eine ortsfest oder beweglich angeordnet Plachspule für eine umlauf ende elektrische Gleich- oder Wechselstrommaschine mit ebenem Luftspalt. The invention relates to a fixed or movable plach coil for a rotating electrical DC or AC machine with a flat air gap.

Es ist bekannt, umlaufende elektrische Maschinen mit festen oder beweglichen flachen Spulen oder Wicklungen zu versehen, sei es durch ein chemisches Gravierverfahren, wodurch auf einem isolierenden Träger eine sogenannte "gedruckte Schaltung" entsteht, sei es dadurch, daß dieser Schaltkreis aus einer dünnen Kupferfolie ausgestanzt und anschließend auf einen flachen Isolierträger geklebt wird, in welchem Fall man ihn als Schaltkreis "aus lamellenförmigen Leitern" bezeichnet. It is known to have fixed or rotating electrical machines to provide movable flat coils or windings, be it by a chemical Engraving process, whereby a so-called "printed" on an insulating support Circuit "arises, be it because this circuit is made of a thin copper foil punched out and then glued to a flat insulating support in which If one calls it a circuit "made of lamellar conductors".

In beiden Fällen ist unvermeidbar der Querschnitt der Leiter einerseits verhältnismäßig begrenzt, weil sie dünn genug sein müssen, um richtig geklebt werden zu können, und andererseits ist die Breite beschränkt, denn da die größte Breite der Leiter senkrecht zu dem den Luftspalt durchquerenden Magnetfluß liegt, ist es erforderlich, diese Breite zu begrenzen, weil andernfalls die Wirbelstromverluste untragbar hoch wären. In both cases, the cross-section of the conductor is unavoidable on the one hand relatively limited because they have to be thin enough to be glued properly and on the other hand the width is limited, because there the greatest width the conductor is perpendicular to the magnetic flux traversing the air gap, it is necessary to limit this width because otherwise the eddy current losses would be prohibitively high.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden und eine Spule anzugeben, die zudem allein durch ihren Aufbau eine größere mechanische estigkeit als dieoben erwähnten bekannten Wicklungsarten besitzt. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Spule selbst den Läufer einer Maschine bilden soll und daher im Stande sein muß, den beträchtlichen Zentrifugalkräften zu widerstehen. The invention aims to avoid these disadvantages and a coil indicate that, through their structure alone, they have greater mechanical strength than the above-mentioned known types of winding. This is especially true then of importance if the coil itself is to form the rotor of a machine and therefore must be able to withstand the considerable centrifugal forces.

Die Spule wird, wie es an sich bekannt ist, aus mindestens zwei Lagen von Leitern gebildet. Jede Lage wird gemäß der Erfindung aus Leitern mit flachem ^uerschnitt gebildet, die-hochkant bezüglich der Ebene des Luftspalts, d.h. bezüglich der Richtung des Magnetfeldes, angeordnet sind. Dis nutzbaren eile dieser Leiter sind gemäß Evolventen des Kreises geformt und mit ihren Flachseiten oder hauptflächen aneinander angeklebt. The coil is, as it is known per se, from at least two Layers formed by ladders. According to the invention, each layer is made up of conductors with flat ^ U section formed, the-edgewise with respect to the plane of the air gap, i.e. with respect to the direction of the magnetic field. The useful rush of this ladder are shaped according to the involute of the circle and with their flat sides or main surfaces glued together.

Wie man sieht, können bei einer solchen Geometrie Leiter mit konstanter Dicke das Volumen zwischen einem inneren und einem äußeren Zylinder, deren Höhe die Breitseite des Querschnitts der Leiter ist, vollständig ausfüllen. Indem man die Leiter untereinander über ihre gesamte nutzbare Länge mit aen Breitseiten ihres flachen (vuerschnitts zusammenkittet, kann man somit eine außerordentlich feste Lage schaffen. Die Isolierung zwischen diesen Leitern kommt entweder dadurch zustande, daß man Leiter verwendet, die schon vor dem Zusammenbau isoliert wurden, oder daß man während des Zusammenkittens zwischen die Leiter eine isolierende Lamelle einfügt, oder auch allein durch die einfügung des Kittes oder Klebstoffs selbst. As can be seen, with such a geometry, conductors with constant Thickness is the volume between an inner and an outer cylinder, their height is the broad side of the cross-section of the ladder, fill in completely. By the ladder under each other over their entire usable length with aen broadsides of theirs flat (cross-section cemented together, one can thus create an extremely solid Create location. The insulation between these conductors comes about either by that one uses conductors that have already been insulated before assembly, or that an insulating lamella is inserted between the conductors during the cementing process, or simply by inserting the putty or adhesive itself.

Um eine vollstäidige Spule zu schaffen, verbindet man nun in an sich bekannter Weise mindestens zwei solche Lagen miteinander, indem man sie in geeigneter \leise an ihrem äußeren und inneren Umfang derart zusammenschaltet, daß die eine dieser Lagen die hinlaufenden und die andere Lage die rücklaufenden-Leiter enthält. In order to create a complete coil, one now connects in itself known way at least two such layers together by putting them in a suitable manner \ softly interconnects at its outer and inner periphery in such a way that one of these layers contains the incoming ladder and the other layer contains the returning ladder.

Ls ist aber auch möglich, in gleichfalJs bekannter Weise vier, sechs usw. Lagen zusammenzubauen, wenn man die Windungszahl vervielfachen will. But Ls is also possible, four or six in the same well-known way etc. to assemble layers if you want to multiply the number of turns.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt in: Fig.1 in einer zum Luftspalt parallelen Ebene die Ansicht einer einfachen Ausführungsform mit nur zwei Lagen; Fig.2 eine Schnittansicht längs der Lbene X-X' der Fig.1; Fig.3 eine Draufsicht auf eine Leitereinheit, welche zeigt, wie die Leiter der beiden Lagen gleichzeitig aus einem einzigen Kupferstreifen ausgestanzt werden können; Fig.4 und 5 Darstellungen, wie die Einheiten gemäß J?ig.3 in ihre endgültige Form gebracht und wie sie montiert werden; Fig.6 bis 8 den Fig. 1 bis 3 entsprechende Ansichten einer abgewandelten Ausführungsform; Fig. 9 eine Schnittansicht eines Bimetallstreifens, der bei einem Ausführungsbeispiel verwendet wird; und Fig. 10 und 11 den Fig. 7 und 8 entsprechende Ansichten einer weiteren abgewandelten Ausführungsform. Various exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown. The drawing shows in: FIG. 1 in a plane parallel to the air gap the view of a simple embodiment with only two layers; Fig. 2 is a sectional view along the plane X-X 'of Figure 1; 3 is a plan view of a ladder unit which shows how the conductors of the two layers are made from a single strip of copper at the same time can be punched out; 4 and 5 representations of how the units according to J? Ig.3 brought into their final form and how they are assembled; Fig. 6 to 8 of Fig. 1 to 3 corresponding views of a modified embodiment; 9 is a sectional view of a bimetal strip which, in one embodiment is used; and FIGS. 10 and 11 are views corresponding to FIGS. 7 and 8 further modified embodiment.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Spule ist aus einer (in Fig. 1 mit ausgezolenen Linien dargestellten) oberen Lage 1 und einer (in Fig. 1 zeigt unterbrochenen Linien dargestellten) unteren Lage 2 gebildet, die von einer Isolationsscheibe 3 getrennt werden und vorzugsweise mit dieser zusamnengeklebt sind. The coil shown in Figs. 1 and 2 is made of a (in Fig. 1 shown with solid lines) upper layer 1 and one (in Fig. 1 shows broken lines shown) lower layer 2 formed by an insulating disk 3 are separated and are preferably glued together with this.

Es sei angenommen, daß die Üiaschine vierpolig und die Spule eine wellenförmige Serienwicklung sei. Die Verbindungen sind also in bekannter Diese so vorgesehen, daß man, einem der Leiter des Kreises folgend, der reihe nach alle Leiter beider Lagen passiert, bevor man wieder zum Ausgangspunkt zurückkehrt. It is assumed that the machine has four poles and the coil one wave-shaped series winding. The connections are thus known in these so arranged that, following one of the leaders of the circle, one after the other Passes the ladder of both layers before returning to the starting point.

Zwischen die Leiter einer jeden Lage ist ein lsoliermaterial 4 eingefügt. An insulating material 4 is inserted between the conductors of each layer.

Die Verbindungen zwischen den beiden Lagen werden durch äußere und innere Lötverbindungen 5 bzw. 6 hergestellt, und zwar auf radialen leilen der leiter, die diesem Zweck vorbehalten sind. The connections between the two layers are made by outer and inner soldered connections 5 and 6 made, on radial lines of the conductor, which are reserved for this purpose.

Eine solche viicklung eignet sich besonders für einen Gleichstromläufer mit Kommutierung. In diesem Fall kann der kollektor oder Kommutator aus einem für diesen Zweck abgeschliffenen l0eil der oberfläche einer der Lae bestehen, beispielsweise im ringförmigen Bereich 7. Such a winding is particularly suitable for a DC rotor with commutation. In this case, the collector or commutator can consist of one for for this purpose sanded down l0eil of the surface of one of the lae consist, for example in the annular area 7.

Handelt es sich um eine dreiphasige Wechselstromwicklung, genügt es, drei anschlüsse vorzusehen, die in der Gesamtspule elektrisch gleich weit voneinander entfernt sind, beispielsweise bei 8, 9 und 10 auf dem inneren Umfang. If it is a three-phase alternating current winding, it is sufficient It is necessary to provide three connections that are electrically equidistant from one another in the overall coil are removed, for example at 8, 9 and 10 on the inner circumference.

Wenn es sich um eine zweiphasige Wechselstromwicklung handelt, sind vier solche Anschlüsse (nicht dargestellt) erforderlich. If it is a two-phase AC winding, are four such connections (not shown) are required.

Wenn die Wechselstromwicklung beweglich ist, werden die genannten Anschlüsse in bekannter Weise mit Schleifringen (nicht dargestellt) verbunden. If the alternating current winding is movable, the mentioned Connections connected in a known manner with slip rings (not shown).

Derartige Wicklungen sind im allgemeinen mit aus magnetischem Werkstoff gebildeten magnetischen Kreisen verbunden. Je nach dem Einzelfall können die Wicklungen mit einer ihrer Frontseiten auf diese magnetischen Kreise aufgeklebt werden oder auch von ihnen durch Luft spalte getrennt sein. Im letzteren Fall kann der eine oder andere Teil wahlweise ortsfest oder beweglich sein. Such windings are generally made of magnetic material formed magnetic circles connected. Ever according to the individual case can the windings with one of their front sides on these magnetic circuits be glued on or separated from them by air gaps. In the latter In this case, one or the other part can optionally be stationary or movable.

Die Leiter selbst können so ausgebildet sein, daß man eine der beiden Reihen von Lötverbindungen 5 und 6 (Fig.2) zwischen den beiden Lagen einspart. Zu diesem Zweck werden die Leiter beider Lagen gemeinsam so aus demselben Kupferstreifen ausgestanzt, wie sie in den Fig.3 und 4 dargestellt sind. Aus dem in Fig.3 mit gestrichelten Linien dargestellten Streifen schneidet man einen Leiter 11 der oberen Late und einen Leiter 12 der unteren Latte so heraus, daß zwischen ihnen eine Verbindung 13 bestehen bleibt. The ladder itself can be designed so that one of the two Saving rows of soldered connections 5 and 6 (Fig.2) between the two layers. to for this purpose the conductors of both layers are made from the same copper strip punched out, as shown in FIGS. From the dashed line in Figure 3 Lines shown one cut a conductor 11 of the upper late and a conductor 12 of the lower batten out so that a connection between them 13 remains.

Diese iiiheit wird nun so gebogen(Fig.4), daß sie die Form von zwei Evolventen des Kreises erhält, eine pro Leiter. This unity is now so bent (Fig. 4) that it has the shape of two Involute of the circle receives, one per ladder.

Solche Doppelleiter können zu einer vollständigenSpule zusammengebaut werden. Es ist dann nur noch erforderlich, mittels der Lötverbindungen 5 die äußeren Verbindungen herzustellen.Such double conductors can be assembled into a complete coil will. It is then only necessary to use the soldered connections 5 the outer Make connections.

Kan kann die Leiter aber auch so ausbilden, daß das äußere Verbindungsstück des Doppelleiters unzerschnitten bleibt, so daß man in diesem Fall für die inneren Lötverbindungen 6 sorgen muß. Kan can also train the ladder so that the outer connecting piece of the double conductor remains uncut, so that in this case you have to work for the inner Solder connections 6 must provide.

Bei der in den Fig.6 und 7 dargestellten abgeänderten Ausführungsform setzt man' zwischen die Leiter einer jeden Lage eine Lamelle aus mar,netischem Werkstoff, die ebenfalls angekittet wird. Dadurch kann man eine bessere magnetische Permeabilität der Gesamtspule erreichen. In the modified embodiment shown in FIGS a lamella made of marine material is placed between the conductors of each layer, which is also cemented. This allows you to have better magnetic permeability reach the entire coil.

Magnetbleche bekannter Art, deren Oberfläche einen isolierenden Belag aufweist, können als derartige magnetische Lamellen 14 und zugleich zum Isolieren der Leiter gegeneinander dienen, sowohl in der oberen Lage als auch in der unteren Lage. Magnetic sheets of known type, the surface of which has an insulating coating has, as such magnetic lamellae 14 and at the same time for insulation the ladder serve against each other, both in the upper layer and in the lower one Location.

Eine andere abgewandelte Ausführungsform macht sich die tatsache zunutze, daß man beispielsweise aus Kupfer und einem Magnetblech einen Bimetallstreifen walzen karl, in welchem der magnetische Werkstoff sehr gut auf dem Leitwerkstoff haftet. Another modified embodiment makes the fact take advantage of the fact that a bimetallic strip is made of copper and a magnetic sheet, for example walzen karl, in which the magnetic material works very well on the lead material adheres.

Dieser Streifen kann, wie es die Fig.8 und 9 zeigen, so hergestellt und ausgebildet sein, daß das Kupfer auf eie solche Breite über das Eisen hinausragt, daß die erforderlichen radialen Teile der Leiter gebildet werden können. In diesem Fall wird der Doppelleiter in der Breite dieses Bimetallstreifens ausgestanzt. This strip can, as FIGS. 8 and 9 show, produced in this way and be designed so that the copper protrudes beyond the iron to such a width that that the required radial Parts of the ladder are formed can. In this case, the double conductor becomes the width of this bimetal strip punched out.

Die Beschneidung, wiesie die Fig.8 zeigt, entspricht derjenigen, nach Fig.3, doch erfolgt sie diesmal in der Breite des Bandes (wie mit gestrichelter Linie dargestellt ist). The circumcision, as shown in Fig. 8, corresponds to that according to Fig. 3, but this time it takes place in the width of the band (as with dashed Line is shown).

In der Schnittansichtder Fig.9 kann man den Magnetwerkstoff 15 (z.B.- Eisen) und den I.eitwerkstoff 16 (z.B. Kupfer) unterscheiden. Letzterer steht auf beiden Seiten mit seinen Rändern über, um die in Fig.-8 dargestellten radialen Teile 17, 18 und 19 zu bilden. In the sectional view of Fig. 9 one can see the magnetic material 15 (e.g. Iron) and the main material 16 (e.g. copper). The latter stands up both sides with its edges over to the radial parts shown in Fig. 8 17, 18 and 19 to form.

Die Lötverbindungen wie z.b. die Lötverbindungen 5 der Leiter von der einen Lage zur anderen Lage werden dadurch erleichtert, daß an der Stelle dieser Verbindungen kein magnetischer Werkstoff vorhanden ist. The soldered connections such as the soldered connections 5 of the conductors of the one position to the other position are facilitated by the fact that this Connections no magnetic material is available.

Die abgewandelte Schnittform 5' gemäß Fig.8 und 9 ermöglicht äne gute Verhakung oder Zusammenkupplung der Leiter der beiden Lagen mit ihren-radialen Teilen, so daß die L-ötverbindung weiter erleic htert wird. The modified sectional shape 5 'according to FIGS. 8 and 9 enables changes good interlocking or coupling of the conductors of the two layers with their radial ones Split so that the solder joint is made easier.

Insbe-sondere dann, wenn die Spule umläuft, kann es zweckmäßig sein, ihr die ilorm einer Scheibe zu geben, deren Dicke bei der Nabe größer ist als am Umfang, so daß sich eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Zentrifugalkräfte ergibt. Dies ist dadurch möglich, daß man passende Leiter ausstanzt, gemäß Fig.10 und 11. Diese zeigen einen Läufer, der wie der Läufer gemäß Fig. In particular, when the coil is rotating, it can be useful to to give it the shape of a disk, the thickness of which is greater at the hub than at the Circumference, so that there is a greater resistance to centrifugal forces. This is possible by punching out suitable conductors, as shown in Fig. 10 and 11. These show a runner which, like the runner according to Fig.

7 aufgebaut ist und zwischen dessen Leiter Eisen eingefügt ist.7 is constructed and iron is inserted between its head.

Dabei bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile.The same reference numbers denote the same parts.

Man kann zwei Doppel leiter aus einem Bimetallstreifen ausstanzen, der dem nach Fig.8 entspricht, wie: in Fig.11 gezeigt ist. Two double conductors can be punched out of a bimetal strip, which corresponds to that of Fig.8, as: is shown in Fig.11.

In beiden Fig. sind gleichfalls diaselben Bezugszeichen verwendet.The same reference numerals are also used in both figures.

Selbstverständlich kann in dieser Weise auch die Ausführungsform nach Fig.2 abgewandelt werden, bei welcher der Läufer kein Eisen enthält. Of course, the embodiment be modified according to Fig.2, in which the runner does not contain iron.

Claims

Claims 1.) Flat coil for a rotating electrical machine with a flat air gap, characterized in that the conductors (11, 12), the one have a flat cross-section and are distributed over at least two layers (1, 2), on edge are arranged with respect to the plane (3) of the air gap and have useful parts, which are closely connected next to each other, in each of the two layers the Form a; from the usable inner radius of the winding to the usable outer radius Have the radius of the winding -zvolvente of the circle, one below the other cemented together with the broad sides of their flat cross-section, but against each other are insulated and form at least two solid, rigid layers that make up the entire coil and which are connected to one another on the inner and outer circumference. -2.) Flat coil according to claim 1, characterized in that two conductors, one of which (11) belongs to one layer (1) and the other (12) to a second layer (-2), together are punched out and designed such that at least one of the necessary connections exists by itself (Fig. 4, 5).

3.) flat coil according to claim 1 or 2, characterized in that between the usable parts of the conductor lamellas (14) made of magnetic material are inserted (Fig. 6).

4.) Flat coil according to one of the preceding claims, characterized in that that the conductors are cut out of a bimetal strip, the one layer contains a conductive material (16) and a layer of magnetic material (15), and that the magnetic layer is limited to the useful length of the conductor, while the conductive layer protrudes beyond it and thus the radial connecting parts (17, 18, 19) forms (Fig. 8, 9).

5.) Flat coil according to one of the preceding claims, characterized in that that the conductors are punched out and designed so that a conically tapered Coil is created (Fig. 10, 11).