DE3335791A1 - Anker fuer einen gleichstrommotor - Google Patents

Description

Anmelder: Heinrich Schümann (GmbH & Co,),

Geniner Straße 247a, 2400 Lübeck 1

Anker für einen Gleichstrommotor

Die Erfindung betrifft einen Anker für einen Gleichstrommotor, bestehend aus einem auf der Ankerwelle sitzenden Blechpaket mit an dessen Umfang offenen und in axialer Richtung verlaufenden Nuten für die Wicklungen, die an den beiden Ankerstirnseiten nach außen vorstehenden Wickelköpfe bilden, welche gegen das Blechpaket mit einer auf jeder Ankerstirnseite vorgesehenen, im wesentlichen ringförmigen Endscheibe isoliert sind, wobei radiale Arme der Endscheiben die Zähne des Blechpaketes abdecken und die zwischen den Armen befindlichen Lücken mit den stirnseitigen Nutenöffnungen fluchten.

Bei der direkten maschinellen Bewicklung von Gleichstromankern kann man im wesentlichen zwischen zwei verschiedenen Verfahren unterscheiden. Man kann zum einen den feststehenden Anker mit einem umlaufenden Flyer bewickeln, der den Wicklungsdraht über eine Schablone in die Ankernuten führt. Zum anderen kann der Anker auch rotieren und bei mitlaufendem Wickelwerkzeug über eine Schablone bewickelt werden. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, mit fer-

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tig vorgewickelten Spulen zu arbeiten, die manuell oder maschinell in die Ankernuten eingeträufelt, eingeschoben oder eingedrückt werden.

Die Praxis hat gezeigt, daß diese Verfahren im Prinzip nur bei Gleichstromankern von kleinen Universal-Motoren, wie Staubsaugermotoren und Werkzeugmotoren für beispielsweise Handbohrmaschinen, praktikabel sind, da diese im allgemeinen eine nur 2-polige Wicklung haben, so daß auch aufgrund der relativ geringen Nutfüllung keine wesentlichen Probleme wegen der unvermeidbaren Kreuzungen und Verformungen der Drähte auftreten werden.

Während der theoretisch erreichbare Wert des Füllfaktors bekanntlich bei 78,54 % liegt, wird der in der Wickeltechnik praktisch erreichbare Wert je nach den geometrischen Verhältnissen bei höchstens 50 % liegen, sofern man wie bei 2-polig bewickelten Ankern davon ausgehen kann, daß durch die stirnseitigen Wickelköpfe von bereits fertig eingeleg-.ten Wicklungen keine öffnungen von benachbarten und noch mit Draht zu füllenden Nuten abgedeckt werden.

Die Konstruktion großer Industrie-Gleichstrommotoren sieht Ankerwicklungen in 2-poliger, 4-poliger und höherpoliger Ausführung vor, und solche Ankerwicklungen lassen sich mit den bisher bekannten Wicklungstechniken aus schon vorher erwähnten Gründen nicht mehr maschinell

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in die Ankernuten einwickeln. Für die Bewicklung von Ankern solcher Gleichstrommotoren verwendet man deshalb vorgefertigte Träufelspulen, die von Hand in die Ankernuten eingeträufelt werden.

Der wesentliche Nachteil dieses Verfahrens liegt in dem besonders hohen Zeitaufwand für die Herstellung der Spulen, das Einlegen der Spulen, das Abisolieren der Schaltdrahtenden und das anschließende Schalten der Drahtenden in die Lamellen des Kollektors, wobei es auch noch zu Schaltfehlern kommen kann.

Außerdem lassen sich normalerweise nur Füllfaktoren bzw. Nutfüllungen von ^L. 40 % erzielen, weil sich eben bei zum Beispiel 4-polig bewickelten Ankern aufgrund des verhältnismäßig kleinen Wickelschrittes entsprechend kürzere Wicklungssehnen als bei 2-poligen Wicklungen ergeben, so daß bereits eingewickelte Spulen benachbarte Nutenöffnungen verdecken und die Wicklungsköpfe selbst mit aufwendigen Zu-Satzwerkzeugen nicht in Richtung auf den Nutengrund gedrückt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Gleichstromankers, der sich unabhängig von der Polzahl der Wicklungen mit hohem Füllfaktor einwandfrei maschinell und automatisch bewickeln läßt, wobei auch gleichzeitig das Einlegen der Schaltdrähte in die Kollektorlamellen automatisiert werden kann.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird der eingangs erwähnte Anker nach der Erfindung so gestaltet, daß an den Armen der Endscheiben axial gerichtete Finger ausgebildet sind. Dabei gehen zweckmäßigerweise die Enden der Finger vorzugsweise in Form eines konkaven Bogens auf den mittleren Teil der Endscheiben über.

Beim Wickelvorgang werden die stirnseitig aus den Ankernuten heraustretenden Spulenschenkel zwangsläufig durch die Finger verlängert, wobei die sich bildenden Spulensehnen bzw. Wickelköpfe am erwähnten bogenförmigen übergang entlang selbsttätig in Richtung auf den Nutengrund geführt werden und nicht mehr das Einlegen von Spulendrähten in daneben befindliche Ankernuten behindern können.

Die Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben, wobei auf die anliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigt: Figur 1 Eine teilweise Stirnansicht eines bekannten Gleichstromankers, der in herkömmlicher Weise bewickelt ist,

Figur 2 die Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Teiles, Figur 3 eine teilweise Stirnansicht des erfindungsgemäßen

Gleichstromankers,
Figur 4 die Seitenansicht des in Figur 3 gezeigten Teiles, Figur 5 die perspektivische Ansicht des in den Figuren 3 und 4 gezeigten Teiles,

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Figur 6 die Stirnansicht eines Endscheibenarmes mit daran

befindlichem Finger,

Figur 7 die Seitenansicht des in Figur 6 gezeigten Teiles, Figur 8 eine Stirnansicht der Endscheibe und Figur 9 die Seitenansicht eines unbewickelten Gleichstromankers nach der Erfindung.

Der Anker besteht in üblicher Weise aus dem auf der Welle 1 sitzenden Blechpaket 2, das aus nebeneinander angeordneten Blechzuschnitten so aufgebaut ist, daß sich in axialer Richtung verlaufende, oben über die Spalte 3 zugängliche Nuten 4 ergeben, die an beiden Stirnseiten offen sind. Die Weite der für das Einlegen der Wicklungsdrähte erforderlichen Spalte 3 wird durch die Breite der außen an den Blechpaket ζ ahnen 5 befindlichen Zahnköp'fe 6 bestimmt.

Im übrigen sitzt auf der Welle 1 auch der aus Lamellen aufgebaute Kollektor 7, der einen umlaufenden, radial vorstehenden Bund 8 hat, in dem in bekannter Weise die Drahtenden bzw. Schaltdrähte der Wicklungen 9 verschaltet werden.

Die Figuren 1 und 2 zeigen Teile eines herkömmlichen Gleichstromankers, der an beiden Stirnseiten aus Isoliermaterial bestehende Endscheiben 10 hat, die im wesentlichen die Form einer auf die Ankerwelle aufgeschobenen Ringscheibe haben, wobei radiale Arme 11 der Endscheiben die Zähne 5 des Blech-

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paketes 2 abdecken, so daß die Spulen bzw. Wicklungen 9 und die Wickelköpfe 9a dort nicht in direkten Kontakt mit dem Blechpaket 2 gelangen können und eine Beschädigung der Drahtisolierung vermieden wird.

Man erkennt anhand der Figuren 1 und 2 die schon einleitend diskutierten Nachteile, nämlich daß die beim Wickelvorgang radial übereinander zu liegen kommenden Wickelköpfe 9a die stirnseitigen öffnungen der Nuten 4 so abdecken und versperren, daß kein Raum mehr für das Einlegen weiterer Wicklungsdrähte zur Verfügung steht und dieser Raum wegen der relativ kurzen, über die Nutenöffnungen greifenden Wickelköpfe auch nicht mehr dadurch geschaffen werden kann, daß die übereinander liegenden Wickelköpfe nach unten zum Grund der Nuten 4 hin gedrückt werden.

Diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Anker in der Weise behoben, daß die bekannten flachen Endscheiben 11 gemäß den Figuren 1 und 2 ersetzt sind durch Formkörper 12 aus Isoliermaterial, die zwar nicht absolut scheibenförmig ausgebildet sind, aber ebenfalls als "Endscheiben" bezeichnet werden sollen, da sie unter anderem auch die isolierende Funktion der herkömmlichen Endscheiben übernehmen.

Diese Endscheiben 12 haben an den radialen Armen 13 axial

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gerichtete Finger 14, die den Seitenansichten gemäß den Figuren 4 und 7 entsprechend in Form eines konkaven Bogens 15 von außen nach innen auf den radialen ebenen Teil 16 der Endscheiben 12 übergehen oder anders ausgedrückt in Form dieses konkaven Bogens auf die betreffende Anker Stirnseite zu verlaufen.

Anstelle des bogenförmigen Oberganges 15 könnte auch ein gerade verlaufender und in Figur 7 gestrichelt angedeuteter Übergang 17 gewählt werden, obwohl praktische Versuche gezeigt haben, daß der bogenförmige Übergang 15 in den meisten Fällen zu besseren Ergebnissen hinsichtlich einer optimalen Lage der Wickelköpfe 9a führen wird. Im übrigen sollten die Übergänge 15 bzw. 17 den Figuren 6 und 7 entsprechend abgerundet sein, damit die Drähte beim Wickelvorgang im Bereich des erwähnten Überganges nicht geknickt werden und leichter auf diesen Übergängen radial nach innen gleiten können.

Der mit den beiden Endscheiben 12 ausgerüstete Anker kann zum Beispiel mit einem Flyer bewickelt werden, der die Drähte der Wicklungen 9 über ein nicht gezeigtes Formstück und in an sich bekannter Weise nacheinander in die Nuten 4 bringt, wobei die hierbei unter Zugspannung stehenden Drähte im Bereich der stirnseitigen Umlenkungen an den Übergängen 15 bzw. 17 automatisch nach innen und in Richtung auf den Grund der Nuten 4 abgleiten werden und durch die überstehenden

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Teile des bogenförmigen Überganges und der Finger 14 daran gehindert werden, nachfolgend wieder radial nach außen zu gleiten.

Dabei entstehen dann automatisch die in den Figuren 3 bis 5 zu,sehenden Wicklungsgebilde, deren Wickelköpfe 9a axial versetzt übereinander liegen (Figur 4) und die trotz hoher Nutfüllung noch ausreichend Platz (Figur 3) für das Wickeln von Drähten weiterer Spulen lassen, so daß 2-polige, -4-polige und höherpolige Anker großer Motoren maschinell und automatisch bewickelt werden können.

Neben den hohen Füllfaktoren ergibt sich noch eine Reihe weiterer Vorteile. So lassen sich zum Beispiel die zum Verschließen der Nuten erforderlichen Deckschieber wesentlich leichter als bisher oben auf die in den Ankernuten liegenden Wicklungsstränge schieben. Bandagen zum Befestigen der Wickelköpfe sind nicht mehr erforderlich, da die Finger der Endscheiben die Wickelköpfe abstützen, so daß sich diese selbst bei hohen Fliehkräften nicht verformen werden. Durch die axial von den Ankerstirnseiten abstehenden Finger wird eine gute Führung und Aufnahme der beim Wickelvorgang einlaufenden Drähte gewährleistet, so daß insofern auch keine Wickelfehler auftreten können.

Außerdem kann auch das Wickelwerkzeug einfacher gestaltet und dadurch preisgünstiger werden, weil keine zusätzlichen

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Drückwerkzeuge zum Formen der Wickelköpfe erforderlich sind, weiterhin können beim Wickeln gleichzeitig die Schaltdrähte im Kollektor automatisch geschaltet werden, so daß das Markieren und Sortieren dieser Schaltdrähte entfällt, was sonst beim Einträufeln der Spulen von Hand zu einem be-

trächtlichen Zeitaufwand geführt hat. Schließlich ergeben sich verhältnismäßig kurze Rüstzeiten und eine Erleichterung sowie eine zeitliche Verkürzung beim Einrichten und Erograiiinieren der Wickelmaschine.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäß gestalteten Endscheiben ihr hauptsächliches Anwendungsgebiet zwar bei Ankern für Gleichstrommotoren finden werden, daß aber grundsätzlich auch Schleifringläufer von Drehstrommotoren mit diesen Endscheiben ausgerüstet werden können.

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Claims (3)

1. Anmelder: Heinrich Schümann (GmbH & Co.),

   Geniner Straße 247a, 2400 Lübeck 1

   Patentansprüche

   Jj Anker für einen Gleichstrommotor, bestehend aus einem auf -der Ankerwelle (1) sitzenden Blechpaket (2) mit an dessen Umfang offenen und in axialer Richtung verlaufenden Nuten (4) für die Wicklungen (9), die an den beiden Ankerstirnseiten nach außen vorstehenden Wickelköpfe (9a) bilden, welche gegen das Blechpaket mit einer auf jeder Ankerstirnseite vorgesehenen, im wesentlichen ringförmigen Endscheibe (12) isoliert sind, wobei radiale Arme (13) der Endscheiben die Zähne (5) des Blechpaketes abdecken und die zwischen den Armen befindlichen Lücken mit den stirnseitigen Nutenöffnungen fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß an den Armen (13) axial gerichtete Finger (14) ausgebildet sind.
2. 2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Finger (14) vorzugsweise in Form eines konkaven Bogens (15) auf den mittleren Teil (16) der Endscheiben (12) übergehen.
3. 3. Anker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen übergänge (15) abgerundet sind.

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