DE2732396C2

DE2732396C2 - Verfahren zur Herstellung einer Rotorspule

Info

Publication number: DE2732396C2
Application number: DE2732396A
Authority: DE
Inventors: Marc Les Geneveys-sur-Coffrane Heyraud
Original assignee: Portescap SA
Current assignee: Portescap SA
Priority date: 1977-03-28
Filing date: 1977-07-18
Publication date: 1982-11-04
Also published as: CH600659A5; JPS549702A; DE2732396A1; US4219753A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorspule für eine elektrische Gleichstrommaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der CH-PS 4 24 953 ist eine elektrische Maschine mit Glockenanker bekannt, dessen Ankerwicklung dadurch erhalten wird, daß der Wicklungsleiter schräg zur Drehachse von Polteilung zu Polteilung geführt wird, wobei mit je einem Wickelschritt einander folgende sich schräg über die ganze Ankerlänge ss erstreckende Spulen gebildet werden, deren Kehrpunkte um 180° zueinander versetzt werden und wobei der Draht an den Zylinderenden jeweils umgeknickt wird, so daß Leiterfelder von dreieckig-gleichschenkeliger Form entstehen.

Bei derartigen Maschinen, die im allgemeinen für schwache Leistungen ausgelegt sind, sucht man insbesondere den ohmschen Widerstand der Spule zu verringern bei gleichzeitiger optimaler Ausfüllung des von der Spule ausnutzbaren Spaltes. Wird aber zur Verringerung des ohmschen Widerstands die Spule aus einem Draht relativ großen Durchmessers gebildet, dann sinkt jedoch der Füllgrad bzw. die Packungsdichte der Spule, wobei auch andererseits Schwierigkeiten auftreten bei der Wicklung, wenn der Drahtdurchmesser im Verhältnis zu den geringen Spulenabmessungen zu groß ist.

Eine Lösung dieses Problems ist aus der CH-PS 5 49 302 bekannt, derzufolge jede Windung einer Spule aus zwei nebeneinander angeordneten Drähten besteht, wodurch der Querschnitt der Windung verdoppelt wird, während der gleiche Füllgi'ad wie im Falle eines einfachen Drahtes gleichen Durchmessers erhalten bleibt

Es ist jedoch, wie weiter unten ausgeführt werden wird, schwierig, eine derartige Spule in der Praxis herzustellen ohne Kreuzungsstellen der Drähte, die zu übergroßen Höhen führen und sogar Kurzschlüsse hervorrufen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorspule zu schaffen, die einen geringen ohmschen Widerstand aufweist, sowie eine erhöhte Packungsdichte, wobei das Verfahren besonders einfach und wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs näher genannten Art, erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Spulenabschnittes für eine erfindungsgemäße Maschine dargestellt sind Es zeigt
F i g. 1 die herkömmliche Wicklung eines Drahtes,
F i g. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wicklung und

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wicklung. Gemäß F i g. 1 wird beim herkömmlichen Wickeln einer zylindrischen Spule, die aus geneigt zur Erzeugenden der Spulenoberfläche verlaufenden Windungen besteht, ein Draht 1 am Anfang eines Spulenabschnittes in einer ersten geneigten Richtung, wie es durch den Pfeil V. bezeichnet ist, auf die Oberfläche eines Spulenkörpers gebracht Nachdem er um zwei feste Führungsteile 2, 2' herumgeführt worden ist, wird er in einer zweiten, geneigten Richtung gemäß dem Pfeil 12 geführt, um eine zweite Windung oder ein zweites Windungsstück zu bilden. Je nach der Form der herzustellenden Spule oder des herzustellenden Wickels wird der Draht so geführt, daß er eine geschlossene Schleife bildet, die der Form der Spule entspricht, wobei er schließlich in Richtung des Pfeiles 11 zurückkehrt, um so eine Windung Γ zu bilden, die parallel zur ersten Richtung verläuft und der vorhergehenden Windung benachbart ist In Höhe des seitlichen Randes der Spule wird der Draht über eine Halterung oder ein bewegliches Führungsteil 3 geführt, ändert dabei seine Richtung und bildet eine neue Windung, parallel zur zweiten Richtung 12 und Seite an Seite zur vorhergehenden Windung, die in derselben Richtung angeordnet ist Am Ende eines Abschnittes läuft der Draht um zwei feste Führungsteile 4,4' und der Wickelvorgang wird in gleicher Weise fortgesetzt, wie es ausgehend von den FUhrungsteilen 2, 2' der Fall ist, um den nächsten Abschnitt zu bilden.

Die bekannte Lösung zum Verringern des ohmschen Widerstandes eines derartigen Spulenabschnittes besteht, wie oben erwähnt, darin, gleichzeitig zwei Drähte

parallel zu wickeln, beispielsweise gemäß den Figuren 2 und 3 der CH-PS 5 49 302, in denen zwei verschiedene Strukturen zylindrischer Spule mit schrägen Drahtwindungen dargestellt sind. Um in einem solchen Fall eine zu große Höhe an den Außenrändern der Spule oder des Wickels zu vermeiden, muß eine doppelte, bewegliche Halterung verwendet werden, oder ein Spezialarm, der für eine exakte Ausrichtung der beiden Drähte zueinander sorgt, mit einer Vertauschung· der Drähte an jedem Umkehrpunkt

Es ist klar, daß eine derartige Lösung und Bewickelung und die Packung der Windungen erheblich verkompliziert.

In den F i g. 2 und 3 ist ein Wickelvorgang dargestellt, bei dem, im Gegensatz zum oben geschilderten Fall, die gleichen Wickelmaschinen und die gleichen Wickeltechniken wie im Fall der F i g. 1 verwendet werden können, und womit ein ohmscher Widerstand erreicht wird, der mindestens so niedrig ist wie im Fall einer Bifilar-Wicklung.

Das Wickeln eines ersten Spulenabschnittri erfolgt in gleicher Weise wie in Fig. 1. Der Draht 1, der in Richtung 11 ankommt, läuft zu Beginn dieses Abschnittes um die Führungsteile 2, 2' und bildet danach eine Windung in der Richtung 12, kehrt schließlich zurück und bildet eine in F i g. 2 nicht dargestellte Windung analog zur Windung Γ. Nach dem Wickeln eines Teiles des Spulenabschnittes, beispielsweise der Hälfte davon, befindet sich die bewegliche Halterung 3 in einer Stellung zwischen den Führungsteilen 2,2' und 4,4' und der Draht, der eine Windung 1" in der Richtung 11 gebildet hat, wird über die Halterung 3 und danach über die Führungsteile 4', 4 und 2,2' geführt und anschließend erneut über die bewegliche Halterung 3. Der Draht verläuft also U-förmig um jedes Paar fester Führungsteile 4', 4 und 2, 2', wie es die Pfeile im Inneren des Drahtes andeuten, bevor das Wickeln eines zweiten Abschnitteiles erfolgt Dieser beginnt mit einer Windung 1'" und das Wickeln erfolgt wie beim ersten Teil.

Fig.3 zeigt eine Variante des Drahtverlaufes über die festen Führungsteile zwischen zwei Abschnitteilen der Spule oder des Wickels, wobei das Wickeln des Restes immer nach den F i g. 1 und 2 erfolgt und in Fig.3 nicht weiter dargestellt ist. Im Fall dieser letzteren Figur verläuft der Draht S-förmig um jedes Paar fester Führungsteile 4,4' und 2,2', wie es durch die Pfeile im Inneren des Drahtes bezeichnet ist. Hierdurch wird die Stabilität der während des Wickeins gebildeten

Schleife erhöht

Am Ende des Wickelvorganges wird der sich zwischen den festen Führungsteilen 4 und 2 befindliche Teil des Drahtes an der Stelle 5 durchtrennt und die sich auf jedem Paar fester Führungsteilt: befindenden Drahtenden mit den entsprechenden Lamellen des Kollektors verbunden.

Auf diese Art werden die Teile der Abschnitte in Reihe gewickelt das heißt einer nach dem anderen, nacheinander und mit einem einzigen Draht, während die Verbindung derart ist, daß sie zwischen den zugehörigen Lamellen des Kollektors parallel angeordnet sind.
Es ist klar, daß jeder Abschnitt nicht nur in zwei, sondern in mehrere Teile unterteilt werden kann, wobei die Grenze durch die Anzahl der im Inneren des Abschnitts nebeneinander verlaufenden Drahtwindungen bestimmt wird. Aus dem vorhergehenden folgt, daß der ohmsche Widerstand eines Abschnittes nicht nur im gleichen Ausmaß wie im bekannten Fall zweier paralleler Drähte, sondern noch darüber hinaus verringert werden kann unter Beibehaltung der herkömmlichen Bewickelungsvorrichtung und eines einzigen Wickeldrahtes.

Es zeigt sich weiterhin, daß die Parallelanordnung der Teile der Abschnitte zu einer Verringerung der Induktivität des Abschnittes führt

So beträgt beispielsweise die Gesamtinduktivität L,_o, zweier parallel geschalteter Teile, deren Einzelindukti-

w vitäten Lpbetragen

L₁₀₁= V₂(Lp+ k- L_p)

wobei k der Koeffizient der Gegeninduktivität der beiden Teile und die Gegeninduktivität M gleich M = k ■ Lp im betrachteten Beispiel ist. Während für einen Bifilar-Wickel der Koeffizient einen Wert in der Nähe von 1 aufweist, geht er im Fall zweier aufeinanderfolgender parallel geschalteter Teile bis auf den Wert von z. B. 0,6 zurück.

Da die Lebensdauer einer kleinen Maschine, wie zum Beispiels eines Mikromotors, im wesentlichen von der Abnutzung des Kollektors abhängt, die durch die während der Kommutierung auftretenden Funken und damit die Elektro-Erosion bedingt ist, wobei die Abnutzung demzufolge proportional zu L₁₀₁ ist, wird mit der vorliegenden Erfindung eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer einer derartigen Maschine erzielt.

H^;erzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Rotorspule für eine elektrische Gleichstrommaschine mit einer eisenlosen Rotorspule, deren Wicklungsdrähte schräg zur Erzeugenden der zylindrischen Rotoroberfläche verlaufen und bei dem ein Draht auf eine Unterlage gewickelt wird mittels Führungsteilen, die entlang der seitlichen Ränder des Rotorzylinders fest angeordnet sind, sowie mittels beweglicher Halterungen zwischen diesen Führungsteilen, wobei der Draht am Anfang und am Ende jedes Spulenabschnittes um die entsprechenden Führungsteile verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht nach dem Wickeln eines Teiles eines Spulenabschnittes um die entsprechenden Fühningsteile am Ende des Spulenabschnitts herumgeführt wird, danach um die entsprechenden Führungsteile avn Anfang des Spulenabschnittes, daß das Wickeln des anschließenden Teiles des Spulenabschnittes an der Stelle beginnt, an der das Wickeln des vorhergehenden Teiles beendet wurde und daß der direkt zwischen den Führungsteilen am Anfang und Ende des Spulenabschnittes verlaufende Draht durchtrennt wird, bevor die sich auf den Führungs- 2s teilen befindenden Drahtenden mit den entsprechenden lamellen des Kollektors verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei an jedem Ende der Spulenabschnitte zwei Führungsteile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen um die Führungsteile verlaufenden Drahtteile, die nicht zu den Enden eines Spulenabschnittes gehören, die Teile eines Führungspunktes U-förmig umschließen. J5

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei an jedem Ende der Spulenabschnitte zwei Führungsteile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen um die Führungsteile verlaufenden Drahtteile, die nicht zu den Enden eines Spulenabschnittes gehören, die Teile eines Führungspunktes S-förmig umschließen.