DE2341713A1

DE2341713A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A CYLINDER SHELL-SHAPED MULTI-LAYER WINDING

Info

Publication number: DE2341713A1
Application number: DE19732341713
Authority: DE
Inventors: Henry Kristiansen
Original assignee: Interelectric AG
Current assignee: Maxon Motor AG
Priority date: 1972-09-01
Filing date: 1973-08-17
Publication date: 1974-03-14
Also published as: JPS5928135B2; CH549305A; DE2341713C2; JPS4992503A

Description

Verfahren zum Herstellen einer zylindermantelförmigen mehrlagigen Wicklung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer zylindermantelförmigen mehrlagigen Wicklung fUr nutenlose Rotoren von elektrischen Maschinen sowie eine mehrlagige Wicklang. Method for producing a cylinder jacket-shaped multilayer Winding The invention relates to a method for producing a cylinder jacket-shaped multi-layer winding for slotless rotors of electrical machines as well as a multi-layer wrap.

Bei vielen kleineren elektrischen Maschinen, insbesondere bei Gleichstrommaschinen, werden Rotoren verwendet die lediglich eine zylindermantelförmige Wicklung aufweisen, die an einem Stirnende mit der Welle der Maschine verbunden ik, Derartige giockenförmige Rotoren ergeben elektrische Maschinen mit hohem Wirkungsgrad und geringer Trägheit. Die zylindermantelförmigen Wicklungen dürfen jedoch eine bestimmte Dicke nicht Uberschreiten, da sie im Luftspalt der.StatoranordnunS der Maschine umlaufen Es ist bereits bekannt, derartige Wicklungen dadurch herzustellen, daß ein Draht Windung neben Windung liegend auf eine betirnmte e Form gewickelt wird0 Dieses Verfahren eignet sich für verhälenismäßig dicke Dränte. Bei Verwendung dänner Drähte treten erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn gewährleistet sein soll, daß die Drähte Windung neben Windung liegen Wicklungen mit denen Drähten lasaen sich daher mit erträglichem Aufwand nur als wilde Wicklung ausführen.With many smaller electrical machines, especially with DC machines, rotors are used that only have a cylinder jacket-shaped winding, which is connected to the shaft of the machine at one end, such giocken-shaped Rotors result in electrical machines with high efficiency and low inertia. However, the cylinder jacket-shaped windings must not exceed a certain thickness, since they revolve in the air gap of the stator arrangement of the machine It is already known to produce such windings by placing a wire one turn next to the other is wrapped in a mold, 0 This procedure is suitable for behavioral purposes thick drains. When using thin wires, there are considerable difficulties if guaranteed It should be that the wires are twist next to each other are windings with which wires can therefore only be lazed with bearable effort run as a wild winding.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß dabei eine verbältnismäßig unregelmäßige Struktur und Dicke der Wicklung auftritt, so daß die fertige Wicklung unter anderem einen schlechten Füllfaktor aufweist.It has been shown, however, that a relatively irregular Structure and thickness of the winding occurs, so the finished winding among other things has a poor fill factor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zylindermantelförmige mehrlagige Wicklung fUr nutenlose Rotoren von elektrischen Maschinen aus mindestens einem Draht zu achaffen, welche einen gleichmäßigeren Aufbau der Wicklung ergibt einen besseren Fülfaktor derselben sowie eine verhältnismäßig gleichbleibende Dicke der Wicklung0 Das verwahren nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Draht mit abwechselnden Vorschubrichtungen gewickelt wird, also pilgerschrittähnlch, Gemäß einer besonderen Durchführungsform wird der Draht zuerst in einer Vorschubrichtung mit einer bestimmten (einfachen) Lunge gewickelt, sodann mit einer kleineren Länge in der anderen Vorschubrichtung, und sodann jeweils abwechselnd mit der doppelten Länge in der einen Vorschubrichtung und mit der einfachen Länge. in der anderen Vorscrhubrichtung, Dadurch ergibt sich eine Überlappung von einzelnen Wicklungsabschmitten und ein gleichmäßiger Wicklungsaufbau0 Vorzugeweise wird der Draht dabei mit einer einfachen L§nge gewickelt, die einem Wicklungsabschnit zwischen zwei benachbarten Anzapfungen entspricht.The invention is based on the object of a cylinder jacket-shaped multi-layer winding for slotless rotors of electrical machines from at least to create a wire, which results in a more even structure of the winding a better filling factor of the same and a relatively constant thickness der Wicklung0 The keeping according to the invention is to be seen in the fact that the wire is wound with alternating feed directions, so pilgerschrittähnlch, according to In a special embodiment, the wire is first fed in one direction wound with a certain (simple) lung, then with a smaller length in the other feed direction, and then alternately with the double Length in one feed direction and with the single length. in the other Vorscrhubrichtung, This results in an overlap of individual winding sections and an even winding structure0 The wire is preferably with a single length, which is one winding section between two adjacent ones Taps.

Gemäß einer anderen Durchführungsform wird der Draht jeweils abwechselnd mit der n-fachen Länge in der einen Vorschubrichtung und mit der (n-1)-fachen Länge in der anderen Vorschubrichtung gewickalt. Ein berartiges Wicklungsverfahren ergibt eine gleichmäßige Verteilung des Drahtes über den Umfang einer fertigen Wicklung.According to another embodiment, the wire respectively alternating with the n-fold length in one feed direction and with the (n-1) -fold Wrapped length in the other feed direction. A strange winding process results in an even distribution of the wire over the circumference of a finished winding.

Gemäß einer weiteren abgeänderten Ausführungsform werden mehrere Drähte gleichzeitig nebeneinanderliegend gewickelt.According to a further modified embodiment, a plurality of wires wound side by side at the same time.

Dadurch läßt sich bei gleichen elektrischen Werten eine geringere Dicke der Wicklung erreichen.As a result, with the same electrical values, a lower Reach the thickness of the winding.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen einer zylindermantelförmigen, mehrlagigen Wicklung ist darin zu sehen, daß der Draht auf einer Zylindermantelform von rautenförmigem Querschnitt gewickelt wird entsprechend den merkmalen der Erfindung, daß diese Wicklung sodann zu einem flachen Wicklungsband zusammengedrückt und dieses Wicklungsband schließlich zu einem geschlossenen Zylindermantel umgebogen wird. Bei diesem Verfahren wird also eine y1indermantelförmige Wicklung von rautenförmigem Querschnitt durch zwei weitere Verfahrensschritte in eine zylindermantelförmige Wicklung mit kreisfömigem Querschnitt umgewandelt. Die Windungen der fertigen Wicklung haben dann eine rautenförmige Querschnittsform.An advantageous method for producing a cylinder jacket-shaped, multilayer winding can be seen in the fact that the wire is on a cylinder jacket shape of diamond-shaped cross-section is wound according to the features of the invention, that this winding is then compressed into a flat winding band and this Winding tape is finally bent into a closed cylinder jacket. In this process, a winding in the shape of a y1indmantle becomes a diamond-shaped one Cross-section through two further process steps in a cylinder jacket-shaped Winding converted with a circular cross-section. The turns of the finished winding then have a diamond-shaped cross-sectional shape.

Die zylindermantelf8rmige Wicklung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Windungen des Drahtes in Umfangsrichtung der fertigen Wicklung hin und hergehend verlaufen, Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeipielen ergänzend beschrieben.The cylindrical jacket-shaped winding according to the invention is distinguished characterized in that the turns of the wire in the circumferential direction of the finished winding run back and forth, the invention is illustrated below with reference to schematic Drawings of several examples are described in addition.

Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung einer zylindermantelförmigen mehrlagigen Wicklung Figur 2 ist eine in die Ebene abgewickelte Darstellung; des Wicklungsquerschnittes der Wicklung von Figur 1 an der Stelle II-II. Figure 1 is a perspective view of a cylinder jacket-shaped multilayer winding Figure 2 is a developed in the plane representation; of Winding cross-section of the winding of Figure 1 at the point II-II.

Figur 3 ist eine abgewickelte Darstellung entsprechend Figur 2, jedoch einer abgeänderten Ausführungsform einer Wicklung Figur 4 zeigt ein flaches Wicklungeband. FIG. 3 is a developed representation corresponding to FIG. 2, however a modified embodiment of a winding. Figure 4 shows a flat winding ribbon.

Figur 5 zeigt da. Wicklungsband nach dem Umlegen zu einem geschlossenen Zylindermantel. Figure 5 shows there. Wrapping tape after turning it into a closed one Cylinder jacket.

Die in Figur 1 dargestellte zylindermantelförmige Wicklung 1 weist rautenförmige Windungen 2 aut, deren Xanten an den Stirnbereichen 3 und 3a sowie in einer Durchmesserebene 4 liegen, welche in der axialen Mitte der Wicklung liegt Die Wicklung weist an der Stirnseite 3a drei Anschlflsse 5 aur> von denen lediglich zwei zu erkennen sind. Diese Anschlüsse dienen zum Verbinden der Wicklung mit den Lamellen eines Kollektors Die Figur 1 ist stark schematisiert und dien lediglich dazu> die Gestalt einer Wicklung und deren Windungen ZU zeigen.The cylinder jacket-shaped winding 1 shown in FIG diamond-shaped windings 2 aut, the Xanten on the end areas 3 and 3a and lie in a diameter plane 4, which lies in the axial center of the winding The winding has three connections 5 aur> of which only on the end face 3a two can be seen. These connections are used to connect the winding to the Slats of a collector Figure 1 is highly schematic and only serve to do this> show the shape of a winding and its turns ZU.

Figur 2 zeigt einen in eine Ebene abgewickelten Querschnitt längs der Linie II-II von Figur lo Man erkennt, daß die Wicklung aus drei Lagen aufgebaut ist, Due Wicklung besteht aus einem durchlaufenden Draht 6, welcher durchlaufend von einem Anfang 7 bis zum Ende 8 gewickelt ist und zwei gleichmäßig Uber die Wicklungslänge verteilte Anzapfungen 5 aufweist Bei der fertigen Wicklung sind der Anfang 7 und das Ende 8 des Drahtes miteinander zu einem gemeinsamen Anschluß verbunden.FIG. 2 shows a longitudinal cross-section developed into a plane the line II-II of Figure lo It can be seen that the winding is made up of three layers The winding consists of a continuous wire 6, which is continuous from a beginning 7 to the end 8 is wound and two evenly over the winding length has distributed taps 5. In the finished winding, the beginning 7 and the end 8 of the wire connected to one another to form a common connection.

Aus dem eingezeichneten Pfeil erkennt man die Aufeinanderfolge der einzelnen Windungen, Es werden zuerst sechs Windungen in der einen Vorschbrichtung gewickelt, aodann fünf Windungen in der entgegengesetzten Richtung und darnach zehn Windungen in der ursprünglichen Vorschubrichtung. In der Zeichnung ist zu erkennen, daß beim Wickeln von diesen zehn Windungen vier Windungen 9 als dritte tage auf de ersten Wicklungsabschnitt liegen, während sechs Windungen iO als erste Lage in dem zweiten Wicklungsabschnitt liegan.The sequence of the individual turns, there are first six turns in one preliminary direction wound, then five turns in the opposite direction and then ten Turns in the original feed direction. In the drawing it can be seen that when winding these ten turns, four turns 9 as third days lie on the first winding section, while six windings are OK liegan as the first layer in the second winding section.

Anschließend werden jeweils aufeinanderfolgend sechs Windungen 11 in der anderen Vorschubrichtung und zwölf Windungen 12 in der einen Vorschubrichtung gewickelt, wobei die Windungen 11 jeweils die zweite Lage eines Wicklungsabschnittes bilden und. die Windungen 12 Ja zur IIlfte die dritte Lage aines Wicklungsabschnittes und die erste Lage eines folgenden Wicklungsabsahnittes bilden.Subsequently, six turns 11 are made in succession in each case in the other feed direction and twelve turns 12 in one feed direction wound, the turns 11 each being the second layer of a winding section form and. the turns 12 yes, the third layer of a winding section and form the first layer of a subsequent winding segment.

Natärlich werden praktisch beim Wickeln von dünnen Drähten keine se ragelmäßigen Wicklungsmuster erzielt, wie sie in Figur 2 dargestellt sind, jedoch folgt der Draht in allgemeinen dem in Figur 2 dargestellten pilgerschrittännlichen Wicklungsverlauf, Figur 3 zeigt eine Ansicht entsprechend. Figur 3, jedoch einer abgeänderten Wiaklung, bei der der Draht jeweils abwechselnd mit einep Länge n in der einen Vorschubrichtung und mit der Länge n-l in der anderen Vorschubrichtung gewickelt i5to Man erkennt. dabei den .n Verlauf des Drahtes in mehreren Stufen, wQ-bei insgesamt fünf Drahtlagen gebildet sind. Auch zu diesem Ausführungsbeispiel muß gesagt werden, daß die Drähte praktisch nicht so regelmäßig verlaufen werden, wie sie in Figur 3 dargestellt sind. Je dnner der Draht ist, desto zufälliger werden sich, die Drähte in Anlehnung an das in Figur 3 dargestellte Master legen. In jedem Fall argibt sich jedoch eine.Of course, when winding thin wires, there are practically no se Achieved rough winding pattern, as shown in Figure 2, however the wire generally follows the pilgrimage-like step shown in FIG Winding course, Figure 3 shows a view accordingly. Figure 3, but one modified winding, in which the wire alternates with a length n in one feed direction and with the length n-l in the other feed direction wrapped i5to you can see. the .n course of the wire in several stages, wQ-with a total of five wire layers are formed. Also for this embodiment it must be said that the wires will practically not run so regularly, as shown in FIG. The thinner the wire, the more random it will be yourself, lay the wires based on the master shown in Figure 3. In each However, one case arises.

wesentlich bessere Packung der Drähte als. be Anwendung bekannter Herstellungsverfahren.much better packing of the wires than. be application well-known Production method.

Gemäß einem abgeänderten Verfahren nach der Erfindung wird zuerst eine zylindermantelförmige Wicklung, etwa nach dem in den Figuren 2 und 3 erläuterten Verfahren hergestellt, und zwar auf einer Zylinderinantelform mit rautenfrmigem Querschnitt, und diese Wicklung sodann zu einem flachen Wicklung band flachgepreßt, das in Figur 4 dargestellt ist Dieses Wicklungsband wird sodann gemäß Figur 5 zu einer greiszylindermantelform mit den Enden sich überlappend zusammengerollt, wodurch schließlich die in Figur 1 dargestellte Wicklung entsteht, Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders zum Herstellen von Wildwicklungen aus dühnen DrShten, das heißt von Wicklungen, be denen die Drähte nur annähernd eine bestimmte Wicklungsatruktur zeigen.According to a modified method of the invention, first a cylinder jacket-shaped winding, roughly according to that explained in FIGS Process manufactured, and although on a cylinder jacket shape with diamond-shaped cross-section, and then tied this winding into a flat winding pressed flat, which is shown in Figure 4. This winding tape is then according to FIG. 5 rolled up into an old cylinder jacket shape with the ends overlapping, which finally results in the winding shown in FIG. 1, the method according to the invention is particularly suitable for the production of wild coils from dühnen Wiring, that is, of windings in which the wires only approximate a certain one Show winding structure.

Durch bestimmte Wahl der Vorachubgeschwindigkeit im Verhältnis zum Durchmesser des verwendeten Drahtes und durch Wahl der in den beiden Vorschubrichtungen aufgewichelten Drahtlänge läßt sich die Struktur der Wicklung in weiten Grenzen variieren.By choosing the feed rate in relation to the Diameter of the wire used and by choosing the one in the two feed directions If the wire length is wound up, the structure of the winding can be varied within wide limits vary.

Man kann insbesondere Wicklungen herstellen, die eine vielfache Dicke des Drahtdurchmcssers aufweisen.In particular, it is possible to produce windings that are many times as thick of the wire diameter.

Es ist auch mdglich, die Wicklung gleichzeitig mit zwei nebeneinanderliegenden Drähten herzustellen0It is also possible to do the winding with two adjacent ones at the same time Making wires0

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.

Method for producing a cylinder jacket-shaped, multilayer winding PUr slotless rotors, especially ironless rotors of electrical Machines made from at least one wire, which is not possible £ that the wire is wound with alternating feed directions0 26 procedure according to claim LS, d a d u r c h g e k R n n -z e i c h n e t that the wire in the forward feed direction is wound in a greater length than in the backward feed direction 3.

Method according to claim 2, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the wire is first in a feed direction is wound with a certain length, then with up to an equal length in the other feed direction, and then alternately with the double Length in one feed direction and with the single length in the other feed direction.

4o method according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the wire is wound with a simple length that suits one Winding section between two adjacent taps of the winding corresponds.

5. The method according to claim 1. dder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t s that the wire alternates with the simple length in the one feed direction and with (n-1) times the length in the other feed direction is wrapped.

6 ,. Method according to Claims 1 to 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t> that the wire on a cylinder jacket shape of diamond-shaped Cross-section is wound and this winding is compressed to form a flat winding tape and then the winding tape into a closed, circular cylinder jacket-shaped winding is bent,

7. The method according to claim 1 to 6, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t that several wires are wound side by side at the same time

8th . Cylinder jacket-shaped, multi-layer winding made of at least one wire with no slots Rotors, in particular ironless rotors of electrical machines, d a d u r c h s e -k e n n n z e i c h n e t that the turns in the circumferential direction of the finished Winding back and forth running like a pilgrim step.