EP3180842A1 - Verfahren zum herstellen eines bürstenkommutierten gleichstrommotors - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines bürstenkommutierten gleichstrommotors

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EP3180842A1
EP3180842A1 EP15756856.9A EP15756856A EP3180842A1 EP 3180842 A1 EP3180842 A1 EP 3180842A1 EP 15756856 A EP15756856 A EP 15756856A EP 3180842 A1 EP3180842 A1 EP 3180842A1
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EP
European Patent Office
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winding
pole
coil
pole teeth
coil winding
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15756856.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Akram Ben Helal
Walter Röder
Norbert Heim
Johannes BARTOSCHEK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Brose Fahrzeugteile SE and Co KG filed Critical Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Publication of EP3180842A1 publication Critical patent/EP3180842A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
    • H02K23/28—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having open windings, i.e. not closed within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/32—Connections of conductor to commutator segment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
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    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/006—Structural associations of commutators
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/04—Connections between commutator segments and windings
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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/095—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles
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    • H02K23/30—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having lap or loop windings
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    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
    • H02K23/34—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having mixed windings

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a brush-commutated DC motor according to the preamble of claim 1 and a brush-commutated DC motor.
  • a brush-commutated DC motor includes a stator having a plurality of exciting poles and a rotor rotatable about an axis of rotation to the stator.
  • the rotor has a plurality of pole teeth and grooves disposed between the pole teeth separating the pole teeth along a circumferential direction about the rotation axis.
  • Coil windings are arranged on the pole teeth, which are energized in the operation of the brush-commutated DC motor via a commutator arranged on the rotor and in this way bring about an electromotive force on the rotor in interaction with the exciter poles of the stator.
  • the commutator comprises a plurality of fins, to which the coil windings of the rotor are connected via connecting arms.
  • a first winding circulation and a second winding circulation in each of which a coil winding is arranged on each pole tooth, are conventionally carried out in an identical manner. Because the coil windings are wound on the pole teeth in different winding cycles, however, coil windings which differ in their position are produced at each pole tooth. Thus, a subsequent coil winding of a subsequent winding circulation is wound on a coil winding from a previous winding circulation, with the result that the wire length of the later wound, outer coil winding is greater and thus result in operation parallel branches of coil windings, resulting in their electrical Resistance - due to the different wire length - can distinguish. This can result in asymmetries in the commutation current.
  • first coil winding wound around the pole tooth in a first winding direction and a second winding direction wound in a first winding direction opposite the second winding direction wound around the pole tooth, second coil winding are arranged on each pole tooth
  • the first coil windings are wound.
  • At least one first coil winding in the first winding direction and a second coil winding in the opposite, second winding direction are attached to each pole tooth. This takes place in different winding cycles, wherein a coil winding is attached to each pole tooth per winding revolution.
  • first coil windings are arranged in a first winding circulation at a first part of the pole teeth and second coil windings are arranged at a second part of the pole teeth, while second coil windings are attached to the first part of the pole teeth and first coil windings are attached to the second part of the pole teeth in a subsequent second winding circulation become.
  • This has the effect that, for the first part of the pole teeth, the first coil windings are arranged inside the second coil windings because the second coil windings are wound on the first coil windings, whereas for the second part of the pole teeth the second coil windings are arranged inside the first coil windings, because the first coil windings are wound on the second coil windings.
  • the difference Wire lengths between the first coil windings and the second coil windings not uniform, but in different ways.
  • the wire lengths of the second coil windings wound on the first coil windings are longer than the wire lengths of the first coil windings, while for the second part of the pole teeth, the wire lengths of the first coil windings are larger than the wire lengths of the second coil windings , In this way, asymmetries in the resulting electrical branches during operation of the DC motor can at least be reduced so that an at least approximately uniform height results in the commutation current, because parallel branches can have an approximately symmetrical resistance distribution.
  • first coil windings are wound on one half of the pole teeth per winding revolution, and second coil windings are wound on the other half of the pole teeth.
  • the first part may include N / 2 + 1 of the pole teeth and the second part N / 2-1 of the pole teeth, where N equals the number of pole teeth of the rotor and is an odd integer number.
  • N / 2 + 1 first coil windings and N / 2-1 second coil windings are wound on the respectively assigned pole teeth in the first winding circulation.
  • the first coil winding is connected via a first connecting arm with a first blade and a second connecting arm with a second blade, wherein the first connecting arm and / or the second connecting arm of the first coil winding around at least one other pole tooth around to the respectively associated Slats are laid.
  • This is based on the idea not to lay a connecting arm of a coil winding directly from the wound on a pole tooth coil winding to the associated blade, but around one or more Pohlzähne around.
  • the laying of the connecting arm can be advantageous to the blade around one or more pole teeth around because crossings of connecting arms of different coil windings can be avoided in this way.
  • the laying of the connecting arms can thus be done in a cheaper, space-saving manner.
  • the first winding arm of the first coil winding by exactly one of the associated pole tooth in the circumferential direction adjacent pole tooth around and the second winding arm of the first coil winding laid by exactly one of the associated pole tooth opposite to the circumferential direction adjacent pole tooth around.
  • the first connecting arm of the first coil winding may, for example, by a first groove adjacent to the associated pole tooth in the circumferential direction around the pole tooth adjacent to the associated pole tooth in the circumferential direction and through a second groove different from the first groove toward the associated blade extend.
  • the second connecting arm of the first coil winding then extends through a third groove adjoining the associated pole tooth against the circumferential direction, around the pole tooth adjacent to the associated pole tooth and adjacent to the circumferential direction and through a fourth groove different from the third slot the lamella associated with it.
  • the connecting arms of the first coil winding on a pole tooth thus extend in different directions away from the coil winding, viewed along the circumferential direction, and are laid around the pole teeth on the left and right of the pole tooth on which the coil winding is arranged.
  • the connecting arms of the first coil winding are thus not guided by the pole tooth directly to the associated slats, but laid around the adjacent pole teeth around and only then led to the slats and connected to this.
  • the connecting arms of the first coil winding are thus routed around other pole teeth
  • the connecting arms of the second coil winding can be connected to adjacent lamellae, which are arranged radially inside the second coil winding and thus are at least approximately at the same circumferential position as the coil winding.
  • the connecting arms of the second coil winding are in this case advantageously connected to adjacent lamellae and intersect. While the connecting arms of the second coil winding are connected to adjacent lamellae, the connecting arms of the first coil winding are connected to lamellae, which are offset in the circumferential direction to these adjacent lamellae.
  • the first connecting arm is connected to a first lamella, which is offset in the circumferential direction to the adjacent lamellae
  • the second connecting arm of the second coil winding is connected to a second lamella, which is offset against the circumferential direction to the adjacent lamellae.
  • one or more other slats may be arranged, so that both the first slat and the second slat are spaced apart from the adjacent slats in the circumferential direction by one or more slats.
  • the number of pole teeth corresponds, in a specific embodiment, an odd, integer number, while the number of lamellae corresponds to twice the number of pole teeth.
  • six exciter poles can be arranged on the stator.
  • the number of pole teeth may be, for example, 7, 9 or 11, while the number of lamellae is 14, 18 or 22, respectively.
  • the coil windings are preferably designed as so-called concentrated windings, also referred to as single-number windings. This is to be understood that the coil windings are each wound around exactly one pole tooth and thus are made by wrapping a Polniers by means of a wire.
  • the coil windings may, for example, each have one, two or three or more turns and be made of a suitable winding wire.
  • short-circuiting bridges which serve to short-circuit individual lamellae of the commutator in order in this way to reduce the number of required pairs of brushes ideally to one. If, for example, the number of excitation poles is six, then each short-circuiting bridge advantageously short-circuits three lamellae so that the three lamellae are in the same potential when one of the lamellae comes into contact with a brush.
  • the shorting bridges extend, for example, for shorting two lamellae each with at least one portion around at least one pole tooth, each passing from a lamination through a groove between two pole teeth, around at least one pole tooth and through another groove through to another lamination extend.
  • this makes it possible to reduce the installation space because no additional installation space has to be provided for the short-circuiting bridges.
  • the short-circuiting bridges can be laid in a simple manner through the grooves around one or more pole teeth in order to connect lamellae with each other in a short-circuiting manner.
  • connecting arm or a shorting bridge are placed around at least one pole tooth
  • the connecting arm or a shorting bridge at least partially surrounds a pole tooth.
  • the connecting arm or the shorting bridge surrounding the pole or the teeth thereby circumferentially but not completely, but are for example, starting from a front of the rotor, on which the blades of the commutator are arranged, inserted into a groove extending on a rear side of the rotor along one or more Polzähne and are guided through another groove back to the front of the rotor, to be connected at this front with an associated lamella.
  • the coil windings and the shorting bridges are advantageously made of a continuous wire and can thus be mounted in a continuous operation by continuous winding and laying on the pole teeth of the rotor. This results in a simple production, which can be automated in a favorable manner by using suitable winding machines. In particular, no separate operation is required after attaching the coil windings to install suitable shorting bars. In addition, eliminates additional components that are commonly required for shorting bars, so that the number of components required in total can be reduced.
  • the result is preferably an arrangement on the rotor in which a section of a short-circuiting bridge is arranged in each case between two coil windings.
  • a coil winding is attached to a pole tooth and connected to a respective connecting arm with a blade, in which case one section of a shorting bridge is laid from one connection arm to another one, and another coil winding connects to this section of the shorting bridge.
  • the continuous wire forms a first coil winding, then a section of a shorting bridge, then a second coil winding and then another section of a shorting bridge, which in turn is followed by a first coil winding.
  • the different coil windings on the pole teeth and the sections of the shorting bridges are thus made by a continuous wire and can be arranged successively in successive winding cycles on the pole teeth.
  • a brush-commutated DC motor comprising a stator with several exciter poles
  • a rotor rotatable about an axis of rotation to the stator with a plurality of pole teeth, between the pole teeth arranged grooves and arranged on the pole teeth coil windings and
  • a commutator disposed on the rotor and having a plurality of fins to which the coil windings are connected
  • the first coil winding on the respective associated pole tooth and the second coil winding is circumferentially wound on the first coil winding
  • the second coil winding is wound on the respective associated pole tooth and the first coil winding is circumferentially wound on the second coil winding.
  • Fig. 1 is a schematic view of a brush commutated
  • Fig. 2 is a schematic, developed view of a brush-commutated
  • Fig. 3A is a description of a first rewind of a winding pattern
  • 3B is a description of a second winding circulation of the winding pattern
  • Fig. 4A is a schematic representation of the winding process at the beginning of the first
  • 4B is a schematic representation of the further winding process in the first
  • Fig. 4C is a schematic representation of the winding process, after the first
  • Winding circulation of the winding scheme is a schematic representation of the second winding circulation of the
  • 4E is a schematic representation of the winding process, after completion of the second winding circulation
  • Fig. 5 is a schematic representation of the winding pattern, with marked
  • Fig. 6 is a schematic detail view of two coil windings at two
  • FIG. 1 shows a schematic view of a brush-commutated DC motor 1, which has a stator 10 and a rotor 1 1, which is arranged rotatably on the stator 10 about a rotation axis D.
  • the stator 10 has a number of exciter poles M1 -M6, which are formed by permanent magnets and in a uniformly distributed manner circumferentially on Stator 1 are arranged.
  • the excitation poles M1 -M6 have different, alternating poles N, S towards the rotor 1 1 such that in the circumferential direction U on a north pole N always follows a south pole S and vice versa.
  • the stator 10 has exactly six exciter poles M1 -M6.
  • the rotor 1 1 is arranged rotatably about the rotation axis D on the stator 10 and has, in the illustrated embodiment, nine pole teeth Z1-Z9, which are along an extension direction E radially to the axis of rotation D, toward the stator 10 and have grooves N12, N23, N34, N45, N56, N67, N78, N89, N91 circumferentially about the rotation axis D are separated from each other.
  • the rotor 1 1 can be configured, for example in a conventional manner as a laminated core of individual rotor laminations, in which the pole teeth Z1-Z9 are formed.
  • the rotor 1 1 exactly nine pole teeth Z1 Z9.
  • Each pole tooth Z1-Z9 carries coil windings Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r in the form of concentrated windings, which are each wound around a pole tooth Z1-Z9.
  • the coil windings Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r are each connected to fins L of a commutator 1 10, which is fixed to the rotor 1 1 and slidably with brushes B1, B2, which are arranged stationarily on the stator 10 in operative connection is such that via the brushes B1, B2 and the commutator 1 10, the coil windings Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r for generating an electromotive force (EMF) can be energized.
  • EMF electromotive force
  • Fig. 2 shows a schematic view of the brush-commutated DC motor 1, wherein the brushed commutated DC motor 1 is shown in a rolled-out manner for a simplified overview and corresponding to the exciter poles M1 -M6 and the pole teeth Z1-Z9 and the commutator 1 10 with its individual blades L1 -L18 are not arranged along a circle, but along a straight line.
  • the commutator 1 10 has eighteen fins L1 -L18.
  • two coil windings Z1-Z9I, Z1-Z9r are arranged on each pole tooth Z1-Z9.
  • pole tooth Z1-Z9 coil windings Z1 I- Z9I, Z1 r-Z9r are here wound in different winding directions on the associated pole tooth Z1-Z9.
  • Each pole tooth Z1-Z9 carries a correspondingly wound in a first winding direction, first coil winding Z1 I-Z9I (also referred to as left-hand coil winding) and wound in an opposite, second winding direction, the second coil winding Z1 r-Z9r (referred to as right-wound coil winding).
  • Each coil winding Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r is connected at its connection arms ZU, ZI2, Zr1, Zr2 with exactly two fins L1 -L18 of the commutator 1 10 of the rotor 1 1.
  • the right-wound coil winding Z1 r of the first pole tooth Z1 is connected to the lamination L1 via a first connection arm Zr1 and to the lamination L2 adjacent to the lamination L1 via a second connection arm Zr2, while the left-winding coil winding Z1 I of the first pole tooth Z1 is connected via a first connection arm ZU is connected to the lamella L17 and a second connecting arm ZI2 with the lamination L4.
  • the left-wound coil winding L1 I is spaced apart in the circumferential direction U about the rotation axis D, on both sides of the lamellae pair L1, L2 connected to the right-wound coil winding Z1 r, L4 connected.
  • the remaining coil windings Z2I-Z9I, Z2r-Z9r are connected to fins L1 -L18.
  • the brush B1 abuts against the fins L2, L3 and the brush B2 abut the fins L5, L6, and the brush B1 has a positive polarity (+) and the brush B2 has a negative polarity (-).
  • connection arms Zr2, Zr2 of the second, right-wound coil winding Z1 r-Z9r with adjacent lamellae L1-L18 are arranged directly radially inside the associated pole tooth Z1-Z9, with the connection arms Zr1, Zr2 crossing, as in FIG this results from Fig. 2.
  • the first, left-wound coil windings Z1 I-Z9I are connected with their connection arms ZU, ZI2 with fins L1 -L18, which are arranged on both sides of the pair of fins L1, L2.
  • the first coil winding Z1 I for example, with the fins L17, L4 connected, while the second coil winding Z1 r is connected to the fins L1, L2.
  • the lamellae pair L1, L2 connected to the second coil winding Z1r is thus arranged, viewed along the circumferential direction U, between the lamellae L17, L4, to which the first coil winding Z1 I is connected, the lamellae L17, L4, to which the first one Coil winding Z1 I is connected, in each case by exactly one blade L18, L3 of the disk pair L1, L2, to which the second coil winding Z1 r is connected, are spaced.
  • connection arms Zr1, Zr2 of the second coil winding Z1 r-Z9r are laid directly here to the assigned, adjacent lamellae L1-L18, the connection arms ZU, ZI2 of the first coil winding Z1 I-Z9I each extend around a pole tooth Z1-Z9, which is adjacent to the pole tooth Z1-Z9, on which the coil winding Z1 I-Z9I is arranged. The result is the installation shown in FIG.
  • the second connecting arm ZI2 of the first coil winding Z1 I of the first pole tooth Z1 extends around the second pole tooth Z2 adjacent to the circumferential direction U to the first pole tooth Z1 and is through the groove N12 between the first pole tooth Z1 and the second pole tooth Z2, around the second pole tooth Z2 and through the groove N23 between the second pole tooth Z2 and the third pole tooth Z3 through to the associated lamination L4.
  • the connection arms ZU, ZI2 of the other first coil windings Z2I-Z9I are routed to the other pole teeth Z2-Z9, as can be seen from FIG.
  • FIGS. 3A, 3B, in conjunction with FIGS. 4A-4E, illustrate the winding process for attaching the coil windings Z1-Z9I, Z1r-Z9r to the pole teeth Z1-Z9.
  • the coil windings Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r are hereby wound together with the shorting bridges K1 -K6 by a continuous wire in two successive winding cycles, wherein per winding revolution at each pole tooth Z1-Z9 a coil winding Z11-Z9I, Z1 r-Z9r attached becomes.
  • the winding process begins, according to the first line in Fig. 3A, on the lamination L3.
  • the steps of the winding process according to the first four lines in FIG. 3A are illustrated in FIG. 4A.
  • the first connection arm ZU of the first coil winding Z3L of the third pole tooth Z3 is routed through the groove N 12, around the second pole tooth Z2 and through the groove N23 toward the third pole tooth Z3, around the first coil winding Z3I on the to wind third pole tooth Z3.
  • the second terminal arm ZI2 of the first coil winding Z3I of the third pole tooth Z3 is routed through the groove N34, around the fourth pole tooth Z4 and through the groove N45 toward the fin L8 and connected thereto (first row of FIG. 3A).
  • a section of the shorting bridge K2 is then laid between the lamination L8 and the lamination L14, this section being laid around the pole teeth Z5, Z6, Z7 (second line according to FIG. 3A).
  • the second coil winding Z7r is then wound onto the seventh pole tooth Z7, wherein the winding direction of this second coil winding Z7r differs from the first coil winding Z3I of the third pole tooth Z3.
  • the second coil winding Z7r of the seventh pole tooth Z7 is then connected to the lamination L13, with the connection arms Zr1, Zr2 of this coil winding Z7r crossing each other (third row in FIG. 3A).
  • a section of the shorting bridge K1 is then laid between the lamination L13 and the lamination L1, this section of the shorting bridge K1 extending around the pole teeth Z7, Z8, Z9 (fourth line according to FIG. 3A).
  • Fig. 4B illustrates the next four lines of Fig. 3A.
  • the first coil winding Z2I is wound on the second pole tooth Z2 (fifth line of FIG. 3A)
  • a portion of the shorting bridge K6 is laid between the lamination L6, L12 (sixth line of FIG. 3A)
  • the second coil winding Z6r is laid between the Sixth pole tooth Z6 wound (seventh row of FIG. 3A)
  • a portion of the shorting bridge K5 between the slats L1 1, L17 laid (eighth row of FIG. 3A).
  • the coil arrangement according to FIG. 4C results.
  • the short-circuit bridges K1-K6 with their sections are not shown in their laying around the pole teeth Z1 -Z9 in FIG. 4C (and likewise in FIGS. 4D and 4E), but outside the pole teeth Z1-Z9 shown schematically below the slats L1 - L18.
  • first coil windings Z1 r-Z3r, Z8r, Z9r and at the pole teeth Z4-Z7 first coil windings Z4I-Z7I are attached.
  • the sections of the short-circuiting bridges K1 -K6 missing after the first winding circulation are completed.
  • first coil windings Z1 I-Z9I and the second coil windings Z1 r-Z9r are represented uniformly.
  • first coil windings Z1-Z3I, Z8I, Z9I have been attached to the pole teeth Z1-Z3 Z8, Z9 and the second coil windings Z4r-Z7r are attached to the pole teeth Z4-Z7 in the first winding circulation, they are inside while the first coil windings Z4I-Z7I and the second coil windings Z1 r -Z3r-Z8r, Z9r are wound in the second winding circulation on the already on the pole tooth Z1-Z9 already mounted coil windings and thus radially - with respect to the extension direction E of each pole tooth Z1 -Z9 - lie outside ,
  • connection arms ZU, ZI2 of the first coil windings Z1 I-Z9I are laid around pole teeth Z1-Z9 which are adjacent to the pole teeth Z1-Z9 carrying the coil winding Z1 I-Z9I, an advantageous routing of the connection arms ZU results, ZI2 of the first coil windings Z1 I-Z9I.
  • intersections of these connection arms ZU, ZI2 with the connection arms Zr1, Zr2 of the second coil windings Z1 r-Z9r are avoided, as can be clearly seen in FIG. 4E and in the enlarged illustration according to FIG.
  • first coil windings Z1 I-Z9I are applied to some pole teeth in the different winding circulations and second pole windings Z1-Z9r to other pole teeth Z1-Z9
  • the first coil windings Z1 I-Z9I and for the other pole teeth Z1-Z9 the second coil windings Z1 r-Z9r are inside. It thus follows that for some pole teeth Z1-Z9 the wire lengths of the first coil windings Z1 I-Z9I and for other pole teeth Z1 - Z9 the wire lengths of the second coil windings Z1 r-Z9r are longer.
  • the first winding circulation and the second winding circulation can be wound from a single continuous wire. It is also conceivable and possible, however, to produce the first winding circulation from a first continuous wire and the second winding circulation from a second continuous wire, or even to use individual wires per winding revolution for individual winding steps.
  • the brush-commutated DC motor can in principle also have other numbers of pole teeth and lamellae.
  • the number of pole teeth may correspond to an odd number, the number of lamellae being twice the number of pole teeth.
  • the number of pole teeth can also be seven or eleven and the number of lamellae corresponding to 14 or 22.

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Abstract

Ein bürstenkommutierter Gleichstrommotor umfasst einen Stator mit mehreren Erregerpolen, einen um eine Drehachse zum Stator drehbaren Rotor mit mehreren Polzähnen, zwischen den Polzähnen angeordnete Nuten und an den Polzähnen angeordneten Spulenwicklungen und einen Kommutator, der an dem Rotor angeordnet ist und mehrere Lamellen, an die die Spulenwicklungen angeschlossen sind. Zum Herstellen eines solchen Gelichstrommotors werden die Spulenwicklungen in Wickelumläufen, in denen jeweils eine Spulenwicklung auf jeden Polzahn gewickelt wird, an den Polzähnen angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass an jedem Polzahn (Z1-Z9) eine in eine erste Wickelrichtung um den Polzahn (Z1-Z9) gewickelte, erste Spulenwicklung (Z1l-Z9l) und eine in eine der ersten Wickelrichtung entgegen gesetzte, zweite Wickelrichtung um den Polzahn (Z1-Z9) gewickelte, zweite Spulenwicklung (Z1r-Z9r) angeordnet werden, wobei in einem ersten Wickelumlauf an einem ersten Teil der Polzähne (Z1-Z9) die ersten Spulenwicklungen (Z1l-Z9l) und an einem zweiten Teil der Polzähne (Z1-Z9) die zweiten Spulenwicklungen (Z1r-Z9r) gewickelt werden und in einem zweiten Wickelumlauf an dem ersten Teil der Polzähne (Z1-Z9) die zweiten Spulenwicklungen (Z1r-Z9r) und andem zweiten Teil der Polzähne (Z1-Z9) die ersten Spulenwicklungen (Z1l-Z9l) gewickelt werden.Auf diese Weise wird ein Verfahren zum Herstellen eines bürstenkommutierten Gleichstrommotors zur Verfügung gestellt, das eine Herstellung des Gleichstrommotors in einfacher, den zur Verfügung stehenden Bauraum ausnutzender Weise ermöglicht.

Description

Verfahren zum Herstellen eines bürstenkommutierten Gleichstrommotors
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines bürstenkommutierten Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen bürstenkommutierten Gleichstrommotor.
Ein bürstenkommutierter Gleichstrommotor umfasst einen Stator mit mehreren Erregerpolen und einen um eine Drehachse zum Stator drehbaren Rotor. Der Rotor weist mehrere Polzähne und zwischen den Polzähnen angeordnete Nuten, die die Polzähne entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse voneinander trennen, auf. An den Polzähnen sind Spulenwicklungen angeordnet, die im Betrieb des bürstenkommutierten Gleichstrommotors über einen an dem Rotor angeordneten Kommutator bestromt werden und auf diese Weise in Wechselwirkung mit den Erregerpolen des Stators eine elektromotorische Kraft auf den Rotor bewirken. Der Kommutator umfasst mehrere Lamellen, an die die Spulenwicklungen des Rotors über Anschlussarme angeschlossen sind. Bei der Herstellung von bürstenkommutierten Gleichstrommotoren kann vorgesehen sein, mehrere Spulenwicklungen an jedem Polzahn anzubringen, um auf diese Weise die für die Herstellung der Spulenwicklungen erforderliche Drahtdicke zu reduzieren. Würde an jedem Polzahn lediglich eine Spulenwicklung angeordnet werden, würde diese einen Draht mit vergleichsweise großer Drahtdicke erfordern, was eine Verarbeitung des Drahts zur Wicklungen um die Polzähne vergleichsweise schwierig macht. Durch Anbringen von mehreren Spulenwicklungen an jedem Polzahn kann die Drahtdicke des verwendeten Drahts reduziert werden, so dass sich der Herstellungsprozess insgesamt leichter gestaltet.
Wie in der FR 2 841 399 A beschrieben, werden hierbei herkömmlich ein erster Wickelumlauf und ein zweiter Wickelumlauf, in denen jeweils eine Spulenwicklung an jedem Polzahn angeordnet wird, in identischer Weise ausgeführt. Weil die Spulenwicklungen an den Polzähnen in unterschiedlichen Wickelumläufen gewickelt werden, ergeben sich jedoch an jedem Polzahn Spulenwicklungen, die sich in ihrer Lage unterscheiden. So ist eine nachfolgende Spulenwicklung eines späteren Wickelumlaufs auf eine Spulenwicklung aus einem vorangegangenen Wickelumlauf gewickelt, was zur Folge hat, dass die Drahtlänge der später gewickelten, außen liegenden Spulenwicklung größer ist und somit sich im Betrieb parallele Zweige von Spulenwicklungen ergeben, die sich in ihrem elektrischen Widerstand - bedingt durch die unterschiedliche Drahtlänge - unterscheiden können. Dies kann Asymmetrien im Kommutierungsstrom zur Folge haben. Darüber hinaus sind heutzutage hybride Wicklungsanordnungen bekannt, bei denen die an einem Polzahn angeordneten Spulenwicklungen nicht mit den gleichen Lamellen verbunden sind, sondern an unterschiedliche Lamellen angeschlossen sind. So sind aus der US 7,821 ,170 B2 und der EP 1 489 724 B1 bürstenkommutierte Gleichstrommotoren bekannt, bei denen an jedem Polzahn eine erste Spulenwicklung in einer ersten Wickelrichtung und eine zweite Spulenwicklung in eine entgegengesetzte, zweite Wickelrichtung angebracht ist. Weil sich bei solchen Wicklungsanordnungen die Anschlussarme, mit denen die unterschiedlichen Spulenwicklungen eines Polzahns an die jeweils zugeordneten Lamellen angeschlossen sind, unter Umständen kreuzen, kann die Verlegung der Anschlussarme hin zu den zugeordneten Lamellen unter Umständen - insbesondere mit Blick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum - nicht ganz einfach sein. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines bürstenkommutierten Gleichstrommotors und einen bürstenkommutierten Gleichstrommotor zur Verfügung zu stellen, die eine Herstellung des Gleichstrommotors in einfacher, den zur Verfügung stehenden Bauraum ausnutzender Weise und ein gutes Betriebsverhalten des Motors ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist vorgesehen, dass an jedem Polzahn eine in eine erste Wickelrichtung um den Polzahn gewickelte, erste Spulenwicklung und eine in eine der ersten Wickelrichtung entgegen gesetzte, zweite Wickelrichtung um den Polzahn gewickelte, zweite Spulenwicklung angeordnet werden, wobei
in einem ersten Wickelumlauf an einem ersten Teil der Polzähne die ersten Spulenwicklungen und an einem zweiten Teil der Polzähne die zweiten Spulenwicklungen gewickelt werden und
in einem zweiten Wickelumlauf an dem ersten Teil der Polzähne die zweiten Spulenwicklungen und an dem zweiten Teil der Polzähne die ersten Spulenwicklungen gewickelt werden. Zur Herstellung der Spulenwicklungen an den Polzähnen des Rotors werden an jedem Polzahn (mindestens) eine erste Spulenwicklung in die erste Wickelrichtung und eine zweite Spulenwicklung in die entgegengesetzte, zweite Wickelrichtung angebracht. Dies erfolgt in unterschiedlichen Wickelumläufen, wobei pro Wickelumlauf an jedem Polzahn eine Spulenwicklung angebracht wird. Hierbei werden in einem ersten Wickelumlauf an einem ersten Teil der Polzähne erste Spulenwicklungen und an einem zweiten Teil der Polzähne zweite Spulenwicklungen angeordnet, während in einem anschließenden, zweiten Wickelumlauf an dem ersten Teil der Polzähne zweite Spulenwicklungen und an dem zweiten Teil der Polzähne erste Spulenwicklungen angebracht werden. Dies hat den Effekt, dass für den ersten Teil der Polzähne die ersten Spulenwicklungen innerhalb der zweiten Spulenwicklungen angeordnet sind, weil die zweiten Spulenwicklungen auf die ersten Spulenwicklungen gewickelt werden, für den zweiten Teil der Polzähne hingegen die zweiten Spulenwicklungen innerhalb der ersten Spulenwicklungen angeordnet sind, weil die ersten Spulenwicklungen auf die zweiten Spulenwicklungen gewickelt werden. Weil somit für einige Polzähne die ersten Spulenwicklungen innerhalb und die zweiten Spulenwicklungen außerhalb und für andere Polzähne die zweiten Spulenwicklungen innerhalb und die ersten Spulenwicklungen außerhalb liegen, unterscheiden sich die Drahtlängen zwischen den ersten Spulenwicklungen und den zweiten Spulenwicklungen nicht einheitlich, sondern in unterschiedlicher Weise. So sind bei dem ersten Teil der Polzähne die Drahtlängen der zweiten Spulenwicklungen, die auf die ersten Spulenwicklungen gewickelt sind, länger als die Drahtlängen der ersten Spulenwicklungen, während für den zweiten Teil der Polzähne die Drahtlängen der ersten Spulenwicklungen größer sind als die Drahtlängen der zweiten Spulenwicklungen. Auf diese Weise können Asymmetrien in den sich ergebenden elektrischen Zweigen im Betrieb des Gleichstrommotors zumindest reduziert werden, so dass sich eine zumindest näherungsweise gleichmäßige Höhe im Kommutierungsstrom ergibt, weil parallele Zweige eine in etwa symmetrische Widerstandsverteilung aufweisen können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden pro Wickelumlauf auf die eine Hälfte der Polzähne erste Spulenwicklungen und auf die andere Hälfte der Polzähne zweite Spulenwicklungen gewickelt. Ist die Anzahl der Polzähne ungerade, kann der erste Teil beispielsweise N/2+1 der Polzähne und der zweite Teil N/2-1 der Polzähne umfassen, wobei N der Anzahl der Polzähne des Rotors entspricht und eine ungerade ganzzahlig Zahl ist. Es werden im ersten Wickelumlauf somit N/2+1 erste Spulenwicklungen und N/2-1 zweite Spulenwicklungen auf die jeweils zugeordneten Polzähne gewickelt. In einer Ausgestaltung wird die erste Spulenwicklung über einen ersten Anschlussarm mit einer ersten Lamelle und über einen zweiten Anschlussarm mit einer zweiten Lamelle verbunden, wobei der erste Anschlussarm und/oder der zweite Anschlussarm der ersten Spulenwicklung um zumindest einen anderen Polzahn herum hin zu der jeweils zugeordneten Lamelle verlegt werden. Dies geht von dem Gedanken aus, einen Anschlussarm einer Spulenwicklung nicht direkt von der auf einen Polzahn gewickelten Spulenwicklung hin zu der zugeordneten Lamelle zu verlegen, sondern um einen oder mehrere Pohlzähne herum. Insbesondere bei solchen Spulenwicklungen, bei denen ein Anschluss nicht an eine unmittelbar radial innerhalb der Spulenwicklung angeordnete Lamelle vorgesehen ist, sondern die zugeordnete Lamelle in Umfangsrichtung zur Spulenwicklung versetzt ist, kann die Verlegung des Anschlussarms hin zu der Lamelle um einen oder mehrere Polzähne herum vorteilhaft sein, weil auf diese Weise Kreuzungen von Anschlussarmen unterschiedlicher Spulenwicklungen vermieden werden können. Die Verlegung der Anschlussarme kann somit in günstiger, Bauraum sparender Weise erfolgen.
In einer konkreten Ausgestaltung wird der erste Wicklungsarm der ersten Spulenwicklung um genau einen dem zugeordneten Polzahn in die Umfangsrichtung benachbarten Polzahn herum und der zweite Wicklungsarm der ersten Spulenwicklung um genau einen dem zugeordneten Polzahn entgegen der Umfangsrichtung benachbarten Polzahn herum verlegt. Hierzu kann sich der erste Anschlussarm der ersten Spulenwicklung beispielsweise durch eine an den zugeordneten Polzahn in die Umfangsrichtung angrenzende, erste Nut, um den dem zugeordneten Polzahn in Umfangsrichtung benachbarten Polzahn herum und durch eine von der ersten Nut unterschiedliche, zweite Nut hin zu der zugeordneten Lamelle erstrecken. In analoger Weise erstreckt sich dann der zweite Anschlussarm der ersten Spulenwicklung durch eine an den zugeordneten Polzahn entgegen der Umfangsrichtung angrenzende, dritte Nut, um den dem zugeordneten Polzahn entgegen der Umfangsrichtung benachbarten Polzahn herum und durch eine von der dritten Nut unterschiedliche, vierte Nut hin zu der ihr zugeordneten Lamelle. Die Anschlussarme der ersten Spulenwicklung an einem Polzahn erstrecken sich somit - betrachtet entlang der Umfangsrichtung - zu unterschiedlichen Richtungen von der Spulenwicklung weg und sind um die Polzähne links und rechts des Polzahns, an dem die Spulenwicklung angeordnet ist, herum verlegt. Die Anschlussarme der ersten Spulenwicklung werden somit von dem Polzahn nicht direkt hin zu den zugeordneten Lamellen geführt, sondern um die benachbarten Polzähne herum verlegt und erst dann hin zu den Lamellen geführt und an diese angeschlossen.
Während die Anschlussarme der ersten Spulenwicklung somit um andere Polzähne herum verlegt werden, können die Anschlussarme der zweiten Spulenwicklung an benachbarte Lamellen angeschlossen werden, die radial innerhalb der zweiten Spulenwicklung angeordnet sind und sich somit zumindest näherungsweise an gleicher Umfangsposition wie die Spulenwicklung befinden. Die Anschlussarme der zweiten Spulenwicklung sind hierbei vorteilhafterweise an benachbarte Lamellen angeschlossen und kreuzen sich. Während die Anschlussarme der zweiten Spulenwicklung an benachbarte Lamellen angeschlossen werden, werden die Anschlussarme der ersten Spulenwicklung mit Lamellen verbunden, die in Umfangsrichtung zu diesen benachbarten Lamellen versetzt sind. Der erste Anschlussarm wird dabei an eine erste Lamelle angeschlossen, die in Umfangsrichtung zu den benachbarten Lamellen versetzt ist, während der zweite Anschlussarm der zweiten Spulenwicklung an eine zweite Lamelle angeschlossen wird, die entgegen der Umfangsrichtung zu den benachbarten Lamellen versetzt ist. Zwischen den benachbarten Lamellen und der ersten Lamelle einerseits und der zweiten Lamelle andererseits können hierbei jeweils ein oder mehrere andere Lamellen angeordnet sein, so dass sowohl die erste Lamelle als auch die zweite Lamelle zu den benachbarten Lamellen in Umfangsrichtung um eine oder mehrere Lamellen beabstandet sind. Die Anzahl der Polzähne entspricht, bei einem konkreten Ausführungsbeispiel, einer ungeraden, ganzzahligen Zahl, während die Anzahl der Lamellen der doppelten Anzahl der Polzähne entspricht. Beispielsweise können am Stator sechs Erregerpole angeordnet sein. Die Anzahl der Polzähne kann beispielsweise 7, 9 oder 1 1 betragen, während die Anzahl der Lamellen entsprechend 14, 18 oder 22 beträgt.
Vorzugsweise werden die Spulenwicklungen als sogenannte konzentrierte Wicklungen, auch bezeichnet als Einzelzahlwicklungen, ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass die Spulenwicklungen jeweils um genau einen Polzahn herum gewickelt sind und somit durch Umwickeln eines Polzahns mittels eines Drahts gefertigt sind. Die Spulenwicklungen können beispielsweise jeweils ein, zwei oder drei oder auch mehr Windungen aufweisen und aus einem geeigneten Wicklungsdraht gefertigt sein.
In einer Ausführungsform sind Kurzschlussbrücken vorgesehen, die dazu dienen, einzelne Lamellen des Kommutators kurzzuschließen, um auf diese Weise die Anzahl der erforderlichen Bürstenpaare im Idealfall auf 1 zu reduzieren. Beträgt beispielsweise die Anzahl der Erregerpole sechs, so schließt jede Kurzschlussbrücke vorteilhafterweise drei Lamellen kurz, so dass die drei Lamellen bei Kontakt einer der Lamellen mit einer Bürste auf einem gleichen Potential sind. Die kurzgeschlossenen Lamellen weisen hierbei vorteilhafterweise einen gleichen Winkelabstand von 120° zueinander auf, entsprechend der Gleichung α = 7207P, wobei P der Anzahl der Erregerpole entspricht und ein Vielfaches von 2 ist.
Die Kurzschlussbrücken erstrecken sich beispielsweise zum Kurzschließen zweier Lamellen jeweils mit zumindest einem Abschnitt um mindestens einen Polzahn herum, indem sie sich jeweils von einer Lamelle durch eine Nut zwischen zwei Polzähnen hindurch, um mindestens einen Polzahn herum und durch eine andere Nut hindurch zu einer anderen Lamelle erstrecken. Dies ermöglicht, die Kurzschlussbrücken derart an dem Rotor anzubringen, dass sie sich zwischen den Nuten zwischen den Polzähnen hindurch erstrecken und dementsprechend in dem Raum verlegt sind, in dem auch die Spulenwicklungen an den Polzähnen angeordnet sind. Dies ermöglicht zum einen eine Reduktion des Bauraums, weil für die Kurzschlussbrücken kein zusätzlicher Bauraum vorgehalten werden muss. Die Kurzschlussbrücken können in einfacher Weise durch die Nuten um einen oder mehrere Polzähne herum verlegt werden, um Lamellen kurzschließend miteinander zu verbinden. Zum anderen wird auf diese Weise möglich, die Spulenwicklungen und Kurzschlussbrücken aus einem einzelnen Wicklungsdraht und somit zusammenhängend zu fertigen, so dass die Spulenwicklungen und Kurzschlussbrücken in einem zusammenhängenden Arbeitsgang an dem Rotor angebracht werden können. Separate Arbeitsgänge einerseits zum Anbringen der Spulenwicklungen und andererseits zum Anbringen der Kurzschlussbrücken entfallen somit.
Darunter, dass ein Anschlussarm oder eine Kurzschlussbrücke um mindestens einen Polzahn gelegt sind, ist zu verstehen, dass der Anschlussarm oder eine Kurzschlussbrücke zumindest einen Polzahn zumindest abschnittsweise umgreift. Der Anschlussarm oder die Kurzschlussbrücke umgeben den oder die Polzähne dabei umfänglich jedoch nicht vollständig, sondern sind beispielsweise ausgehend von einer Vorderseite des Rotors, an der die Lamellen des Kommutators angeordnet sind, in eine Nut eingelegt, verlaufen an einer Rückseite des Rotors entlang eines oder mehrerer Polzähne und sind durch eine andere Nut zurück zur Vorderseite des Rotors geführt, um an dieser Vorderseite mit einer zugeordneten Lamelle verbunden zu werden.
Die Spulenwicklungen und die Kurzschlussbrücken werden vorteilhafterweise aus einem durchgehenden Draht gefertigt und können somit in einem zusammenhängenden Arbeitsgang durch kontinuierliche Wicklung und Verlegung an den Polzähnen des Rotors angebracht werden. Es ergibt sich eine einfache Fertigung, die in günstiger Weise durch Einsatz von geeigneten Wickelmaschinen automatisiert werden kann. Insbesondere ist nach dem Anbringen der Spulenwicklungen kein separater Arbeitsschritt mehr erforderlich, um geeignete Kurzschlussbrücken anzubringen. Zudem entfallen zusätzliche Bauteile, die herkömmlich für Kurzschlussbrücken erforderlich sind, so dass die Anzahl der insgesamt erforderlichen Bauteile reduziert werden kann.
Werden die Spulenwicklungen und die Kurzschlussbrücken aus einem durchgehenden Draht gefertigt, so ergibt sich an dem Rotor vorzugsweise eine Anordnung, bei der zwischen zwei Spulenwicklungen jeweils ein Abschnitt einer Kurzschlussbrücke angeordnet ist. Zur Fertigung wird eine Spulenwicklung an einem Polzahn angebracht und mit jeweils einem Anschlussarm mit einer Lamelle verbunden, wobei dann ausgehend von einem Anschlussarm ein Abschnitt einer Kurzschlussbrücke zu einer anderen Lamelle verlegt wird und an diesen Abschnitt der Kurzschlussbrücke eine weitere Spulenwicklung anschließt. In einer Ausgestaltung bildet der durchgehende Draht eine erste Spulenwicklung, daran anschließend einen Abschnitt einer Kurzschlussbrücke, daran anschließend eine zweite Spulenwicklung und daran anschließend einen anderen Abschnitt einer Kurzschlussbrücke, woran wiederum eine erste Spulenwicklung anschließt. Die unterschiedlichen Spulenwicklungen an den Polzähnen und die Abschnitte der Kurzschlussbrücken sind somit durch einen durchgehenden Draht hergestellt und können nacheinander in aufeinanderfolgenden Wickelumläufen auf den Polzähnen angeordnet werden.
Die Aufgabe wird auch durch einen bürstenkommutierten Gleichstrommotor gelöst, der einen Stator mit mehreren Erregerpolen,
einen um eine Drehachse zum Stator drehbaren Rotor mit mehreren Polzähnen, zwischen den Polzähnen angeordnete Nuten und an den Polzähnen angeordneten Spulenwicklungen und
einen Kommutator, der an dem Rotor angeordnet ist und mehrere Lamellen, an die die Spulenwicklungen angeschlossen sind, aufweist,
umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass an jedem Polzahn eine in eine erste Wickelrichtung um den Polzahn gewickelte, erste Spulenwicklung und eine in eine der ersten Wickelrichtung entgegen gesetzte, zweite Wickelrichtung um den Polzahn gewickelte, zweite Spulenwicklung angeordnet sind, wobei
für einen ersten Teil der Polzähne die erste Spulenwicklung auf den jeweils zugeordneten Polzahn und die zweite Spulenwicklung umfänglich auf die erste Spulenwicklung gewickelt ist und
für einen zweiten Teil der Polzähne die zweite Spulenwicklung auf den jeweils zugeordneten Polzahn und die erste Spulenwicklung umfänglich auf die zweite Spulenwicklung gewickelt ist.
Zu Vorteilen und vorteilhaften Ausgestaltungen soll auf das vorangehend Ausgeführte verwiesen werden, das auf die Vorrichtung analog Anwendung findet. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bürstenkommutierten
Gleichstrommotors;
Fig. 2 eine schematische, abgewickelte Darstellung eines bürstenkommutierten
Gleichstrommotors;
Fig. 3A eine Beschreibung eines ersten Wickelumlaufs eines Wickelschemas;
Fig. 3B eine Beschreibung eines zweiten Wickelumlaufs des Wickelschemas;
Fig. 4A eine schematische Darstellung des Wickelprozesses zu Beginn des ersten
Wickelumlaufs des Wickelschemas;
Fig. 4B eine schematische Darstellung des weiteren Wickelprozesses beim ersten
Wickelumlauf des Wickelschemas;
Fig. 4C eine schematische Darstellung des Wickelprozesses, nach dem ersten
Wickelumlauf des Wickelschemas; Fig. 4D eine schematische Darstellung des zweiten Wickelumlaufs des
Wickelprozesses;
Fig. 4E eine schematische Darstellung des Wickelprozesses, nach Beendigung des zweiten Wickelumlaufs;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Wickelschemas, mit eingezeichneten
Stromflüssen; und
Fig. 6 eine schematische Einzeldarstellung zweier Spulenwicklungen an zwei
Polzähnen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen bürstenkommutierten Gleichstrommotor 1 , der einen Stator 10 und einen um eine Drehachse D drehbar an dem Stator 10 angeordneten Rotor 1 1 aufweist.
In bekannter Weise weist der Stator 10 eine Anzahl von Erregerpolen M1 -M6 auf, die durch Permanentmagnete ausgebildet sind und in gleichverteilter Weise umfänglich am Stator 1 angeordnet sind. Die Erregerpole M1 -M6 weisen mit unterschiedlichen, alternierenden Polen N, S hin zum Rotor 1 1 derart, dass in Umfangsrichtung U auf einen Nordpol N immer ein Südpol S und umgekehrt folgt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stator 10 genau sechs Erregerpole M1 -M6 auf.
Der Rotor 1 1 ist um die Drehachse D drehbar an dem Stator 10 angeordnet und weist, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, neun Polzähne Z1-Z9 auf, die entlang einer Erstreckungsrichtung E radial zur Drehachse D erstreckt sind, hin zum Stator 10 weisen und über Nuten N12, N23, N34, N45, N56, N67, N78, N89, N91 in Umfangsrichtung um die Drehachse D voneinander getrennt sind. Der Rotor 1 1 kann beispielsweise in an sich bekannter Weise als Blechpaket aus einzelnen Rotorblechen ausgestaltet sein, in die die Polzähne Z1 -Z9 eingeformt sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 1 1 genau neun Polzähne Z1- Z9 auf.
Jeder Polzahn Z1-Z9 trägt Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r in Form von konzentrierten Wicklungen, die jeweils um einen Polzahn Z1 -Z9 gewickelt sind. Die Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r sind jeweils mit Lamellen L eines Kommutators 1 10 verbunden, der fest an dem Rotor 1 1 angeordnet ist und gleitend mit Bürsten B1 , B2, die ortsfest an dem Stator 10 angeordnet sind, in Wirkverbindung steht derart, dass über die Bürsten B1 , B2 und den Kommutator 1 10 die Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r zum Erzeugen einer elektromotorischen Kraft (EMK) bestromt werden können. Über den Kommutator 1 10 wird eine Kommutierung des in den Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r fließenden Stroms bewirkt.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Ansicht den bürstenkommutierten Gleichstrommotor 1 , wobei zur vereinfachten Übersicht der bürstenkommutierte Gleichstrommotor 1 in einer abgerollten Weise dargestellt ist und entsprechend die Erregerpole M1 -M6 und die Polzähne Z1-Z9 sowie der Kommutator 1 10 mit seinen einzelnen Lamellen L1 -L18 nicht entlang eines Kreises, sondern entlang einer Geraden angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kommutator 1 10 achtzehn Lamellen L1 -L18 auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind an jedem Polzahn Z1-Z9 zwei Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r angeordnet. Die an einem Polzahn Z1-Z9 angeordneten Spulenwicklungen Z1 I- Z9I, Z1 r-Z9r sind hierbei in unterschiedliche Wickelrichtungen auf den zugeordneten Polzahn Z1 -Z9 gewickelt. Jeder Polzahn Z1-Z9 trägt entsprechend eine in eine erste Wickelrichtung gewickelte, erste Spulenwicklung Z1 I-Z9I (bezeichnet auch als linksgewickelte Spulenwicklung) und eine in eine entgegengesetzte, zweite Wickelrichtung gewickelte, zweite Spulenwicklung Z1 r-Z9r (bezeichnet als rechtsgewickelte Spulenwicklung).
Jede Spulenwicklung Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r ist an ihren Anschlussarmen ZU , ZI2, Zr1 , Zr2 mit genau zwei Lamellen L1 -L18 des Kommutators 1 10 des Rotors 1 1 verbunden. Beispielsweise ist die rechtsgewickelte Spulenwicklung Z1 r des ersten Polzahns Z1 über einen ersten Anschlussarm Zr1 mit der Lamelle L1 und über einen zweiten Anschlussarm Zr2 mit der zur Lamelle L1 benachbarten Lamelle L2 verbunden, während die linksgewickelte Spulenwicklung Z1 I des ersten Polzahns Z1 über einen ersten Anschlussarm ZU mit der Lamelle L17 und über einen zweiten Anschlussarm ZI2 mit der Lamelle L4 verbunden ist. Während die rechtsgewickelte Spulenwicklung Z1 r somit mit benachbarten Lamellen L1 , L2 verbunden ist, ist die linksgewickelte Spulenwicklung L1 I mit in Umfangsrichtung U um die Drehachse D zueinander beabstandeten, beidseits des mit der rechtsgewickelten Spulenwicklung Z1 r verbundenen Lamellenpaares L1 , L2 angeordneten Lamellen L17, L4 verbunden.
In analoger Weise sind auch die übrigen Spulenwicklungen Z2I-Z9I, Z2r-Z9r mit Lamellen L1 -L18 verbunden.
Die Bestromung der Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r im Betrieb des Gleichstrommotors 1 erfolgt über die Bürsten B1 , B2, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel genau zwei Bürsten B1 , B2 vorgesehen sind. Um hierbei sicher zu stellen, dass um 120° zueinander versetzte Lamellen L1 -L18 auf dem gleichen Potential sind und um auf zusätzliche Bürsten verzichten zu können, sind Kurzschlussbrücken K1- K6 vorgesehen, die jeweils drei um 120° in Umfangsrichtung um die Drehachse D zueinander versetzte Lamellen L1 -L18 miteinander kurzschließen und so sicherstellen, dass bei Kontakt einer der drei Lamellen L1 -L18 mit einer der Bürsten B1 , B2 die entsprechend kurzgeschlossenen Lamellen L1 -L18 auf demselben Potenzial liegen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, wie aus der schematischen Ansicht gemäß Fig. 2 ersichtlich, folgende Lamellen miteinander kurzgeschlossen: L1 -L7-L13 (Kurzschlussbrücke K1 ),
L2-L8-L14 (Kurzschlussbrücke K2),
L3-L9-L15 (Kurzschlussbrücke K3),
L4-L10-L16 (Kurzschlussbrücke K4),
L5-L1 1 -L17 (Kurzschlussbrücke K5),
L6-L12-L18 (Kurzschlussbrücke K6).
Liegt in der in Fig. 5 dargestellten Rotorstellung beispielsweise die Bürste B1 an den Lamellen L2, L3 und die Bürste B2 an den Lamellen L5, L6 an und weist die Bürste B1 eine positive Polarität (+) und die Bürste B2 eine negative Polarität (-) auf, so ergeben sich die in Fig. 5 an den Anschlussarmen ZU , ZI2, Zr1 , Zr2 der Spulenwicklungen Z1 I, Z1 r, Z2I, Z2r, Z3I, Z3r durch Pfeile angezeigten Stromflussrichtungen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anschlussarme Zr2, Zr2 der zweiten, rechtsgewickelten Spulenwicklung Z1 r-Z9r mit benachbarten Lamellen L1 -L18 unmittelbar radial innerhalb des zugeordneten Polzahns Z1-Z9 angeordnet, wobei sich die Anschlussarme Zr1 , Zr2 kreuzen, wie sich dies aus Fig. 2 ergibt. Die ersten, linksgewickelten Spulenwicklungen Z1 I-Z9I hingegen sind mit ihren Anschlussarmen ZU , ZI2 mit Lamellen L1 -L18 verbunden, die beidseits des Lamellenpaares L1 , L2 angeordnet sind. Für die erste Spulenwicklung Z11 und die zweite Spulenwicklung Z1 r auf dem ersten Polzahn Z1 ist die erste Spulenwicklung Z1 I beispielsweise mit den Lamellen L17, L4 verbunden, während die zweite Spulenwicklung Z1 r mit den Lamellen L1 , L2 verbunden ist. Das mit der zweiten Spulenwicklung Z1 r verbundene Lamellenpaar L1 , L2 ist - betrachtet entlang der Umfangrichtung U - somit zwischen den Lamellen L17, L4 angeordnet, an die die erste Spulenwicklung Z1 I angeschlossen ist, wobei die Lamellen L17, L4, an die die erste Spulenwicklung Z1 I angeschlossen ist, jeweils um genau eine Lamelle L18, L3 von dem Lamellenpaar L1 , L2, an das die zweite Spulenwicklung Z1 r angeschlossen ist, beabstandet sind. Während die Anschlussarme Zr1 , Zr2 der zweiten Spulenwicklung Z1 r-Z9r hierbei direkt zu den zugeordneten, benachbarten Lamellen L1 -L18 verlegt sind, erstrecken sich die Anschlussarme ZU , ZI2 der ersten Spulenwicklung Z1 I-Z9I jeweils um einen Polzahn Z1- Z9 herum, der zu dem Polzahn Z1-Z9, an dem die Spulenwicklung Z1 I-Z9I angeordnet ist, benachbart ist. Es ergibt sich die in Fig. 2 dargestellte Verlegung, bei der für die erste Spulenwicklung Z1 I des ersten Polzahns Z1 der erste Anschlussarm ZU sich um den zum ersten Polzahn Z1 benachbarten neunten Polzahn Z9 herum erstreckt und dazu durch die Nut N91 zwischen dem ersten Polzahn Z1 und dem neunten Polzahn Z9, um den neunten Polzahn Z9 herum und durch die Nut N89 zwischen dem neunten Polzahn Z9 und dem achten Polzahn Z8 hindurch hin zu der zugeordneten Lamelle L17 verlegt ist. Der zweite Anschlussarm ZI2 der ersten Spulenwicklung Z1 I des ersten Polzahns Z1 hingegen erstreckt sich um den entgegen der Umfangsrichtung U zu dem ersten Polzahn Z1 benachbarten zweiten Polzahn Z2 und ist dazu durch die Nut N12 zwischen dem ersten Polzahn Z1 und dem zweiten Polzahn Z2 hindurch, um den zweiten Polzahn Z2 herum und durch die Nut N23 zwischen dem zweiten Polzahn Z2 und dem dritten Polzahn Z3 hindurch hin zu der zugeordneten Lamelle L4 verlegt. In analoger Weise sind auch die Anschlussarme ZU , ZI2 der anderen ersten Spulenwicklungen Z2I-Z9I an den anderen Polzähnen Z2-Z9 verlegt, wie sich dies aus Fig. 2 ergibt.
Fig. 3A, 3B veranschaulichen in Zusammenschau mit Fig. 4A-4E den Wickelprozess zum Anbringen der Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r an den Polzähnen Z1-Z9. Die Spulenwicklungen Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r werden hierbei zusammen mit den Kurzschlussbrücken K1 -K6 durch einen durchgehenden Draht in zwei aufeinanderfolgenden Wickelumläufen gewickelt, wobei pro Wickelumlauf an jedem Polzahn Z1-Z9 eine Spulenwicklung Z11-Z9I, Z1 r-Z9r angebracht wird.
Der Wickelprozess beginnt, entsprechend der ersten Zeile in Fig. 3A, an der Lamelle L3. Die Schritte des Wickelprozesses gemäß den ersten vier Zeilen in Fig. 3A sind hierbei in Fig. 4A veranschaulicht. Ausgehend von der Lamelle L3 wird zunächst der erste Anschlussarm ZU der ersten Spulenwicklung Z3L des dritten Polzahns Z3 durch die Nut N 12, um den zweiten Polzahn Z2 herum und durch die Nut N23 hin zum dritten Polzahn Z3 verlegt, um die erste Spulenwicklung Z3I auf dem dritten Polzahn Z3 zu wickeln. Sodann wird der zweite Anschlussarm ZI2 der ersten Spulenwicklung Z3I des dritten Polzahns Z3 durch die Nut N34, um den vierten Polzahn Z4 herum und durch die Nut N45 hin zu der Lamelle L8 verlegt und an diese angeschlossen (erste Zeile gemäß Fig. 3A).
Ausgehend von der Lamelle L8 wird dann ein Abschnitt der Kurzschlussbrücke K2 zwischen der Lamelle L8 und der Lamelle L14 verlegt, wobei dieser Abschnitt um die Polzähne Z5, Z6, Z7 herum verlegt wird (zweite Zeile gemäß Fig. 3A). Ausgehend von der Lamelle L14 wird sodann die zweite Spulenwicklung Z7r auf den siebten Polzahn Z7 gewickelt, wobei sich die Wicklungsrichtung dieser zweiten Spulenwicklung Z7r von der ersten Spulenwicklung Z3I des dritten Polzahns Z3 unterscheidet. Die zweite Spulenwicklung Z7r des siebten Polzahns Z7 wird dann mit der Lamelle L13 verbunden, wobei sich die Anschlussarme Zr1 , Zr2 dieser Spulenwicklung Z7r kreuzen (dritte Zeile gemäß Fig. 3A).
Ausgehend von der Lamelle L13 wird dann ein Abschnitt der Kurzschlussbrücke K1 zwischen der Lamelle L13 und der Lamelle L1 verlegt, wobei sich dieser Abschnitt der Kurzschlussbrücke K1 um die Polzähne Z7, Z8, Z9 herum erstreckt (vierte Zeile gemäß Fig. 3A).
Fig. 4B veranschaulicht die nächsten vier Zeilen gemäß Fig. 3A. Zunächst wird die erste Spulenwicklung Z2I auf den zweiten Polzahn Z2 gewickelt (fünfte Zeile gemäß Fig. 3A), sodann wird ein Abschnitt der Kurzschlussbrücke K6 zwischen den Lamellen L6, L12 verlegt (sechste Zeile gemäß Fig. 3A), die zweite Spulenwicklung Z6r auf den sechsten Polzahn Z6 gewickelt (siebte Zeile gemäß Fig. 3A) und schließlich ein Abschnitt der Kurzschlussbrücke K5 zwischen den Lamellen L1 1 , L17 verlegt (achte Zeile gemäß Fig. 3A).
Am Ende des ersten Wicklungsumlaufs, wie er in Fig. 3A beschrieben ist, ergibt sich die Spulenanordnung gemäß Fig. 4C. Zur vereinfachten Darstellung sind in Fig. 4C (und genauso auch in Fig. 4D und 4E) hierbei die Kurzschlussbrücken K1-K6 mit ihren Abschnitten hierbei nicht in ihrer um die Polzähne Z1 -Z9 herum erstreckten Verlegung dargestellt, sondern außerhalb der Polzähne Z1-Z9 schematisch unter den Lamellen L1 - L18 gezeigt.
Nach Ende des ersten Wickelumlaufs ist an jedem Polzahn Z1-Z9 genau eine Spulenwicklung angeordnet, wobei an einigen Polzähnen Z1-Z3, Z8, Z9 erste Spulenwicklungen Z1 I-Z3I, Z8I, Z9I und an anderen Polzähnen Z4-Z7 zweite Spulenwicklungen Z4r-Z7r angeordnet sind. Zudem sind nach Ende des ersten Wickelumlaufs die Kurzschlussbrücken K1 -K6 abschnittsweise hergestellt, aber noch nicht vollständig. Sodann folgt der in Fig. 3B beschriebene zweite Wickelumlauf, in dem die in Fig. 4D dargestellten Spulenwicklungen und Abschnitte der Kurzschlussbrücken K1-K6 hergestellt werden. Im zweiten Wickelumlauf werden gerade die Spulenwicklungen und Abschnitte der Kurzschlussbrücken K1-K6 hergestellt, die im ersten Wickelumlauf nicht hergestellt worden sind. So werden im zweiten Wickelumlauf an den Polzähnen Z1 -Z3, Z8, Z9 erste Spulenwicklungen Z1 r-Z3r, Z8r, Z9r und an den Polzähnen Z4-Z7 erste Spulenwicklungen Z4I-Z7I angebracht. Die nach dem ersten Wickelumlauf fehlenden Abschnitte der Kurzschlussbrücken K1 -K6 werden ergänzt.
Nach dem Ende beider Wickelumläufe ergibt sich die in Fig. 4E dargestellte Anordnung, in der auf jedem Polzahn Z1 -Z9 genau eine erste Spulenwicklung Z1 I-Z9I einer ersten Wickelrichtung (linksgewickelt) und eine zweite Spulenwicklung Z1 r-Z9r einer zweiten Wickelrichtung (rechtsgewickelt) angeordnet sind und die Kurzschlussbrücken K1-K6 zum Kurzschließen von jeweils drei Lamellen L1 -L18 vervollständigt sind.
Zur vereinfachten Darstellung sind hierbei die ersten Spulenwicklungen Z1 I-Z9I und die zweiten Spulenwicklungen Z1 r-Z9r einheitlich dargestellt. Weil die ersten Spulenwicklungen Z1 I-Z3I, Z8I, Z9I an den Polzähnen Z1 -Z3 Z8, Z9 und die zweiten Spulenwicklungen Z4r-Z7r an den Polzähnen Z4-Z7 im ersten Wickelumlauf angebracht worden sind, liegen diese jedoch innen, während die ersten Spulenwicklungen Z4I-Z7I und die zweiten Spulenwicklungen Z1 r-Z3r-Z8r, Z9r im zweiten Wickelumlauf auf die am jeweiligen Polzahn Z1-Z9 bereits angebrachten Spulenwicklungen gewickelt werden und somit radial - mit Bezug auf die Erstreckungsrichtung E eines jeden Polzahns Z1 -Z9 - außen liegen.
Weil die Anschlussarme ZU , ZI2 der ersten Spulenwicklungen Z1 I-Z9I um Polzähne Z1- Z9, die zu dem die Spulenwicklung Z1 I-Z9I jeweils tragenden Polzahn Z1 -Z9 benachbart sind, herum verlegt sind, ergibt sich eine vorteilhafte Verlegung der Anschlussarme ZU , ZI2 der ersten Spulenwicklungen Z1 I-Z9I. Insbesondere werden Kreuzungen dieser Anschlussarme ZU , ZI2 mit den Anschlussarmen Zr1 , Zr2 der zweiten Spulenwicklungen Z1 r-Z9r vermieden, wie dies deutlich aus Fig. 4E und aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 6 ersichtlich ist.
Dadurch, dass in den unterschiedlichen Wickelumläufen an einigen Polzähnen erste Spulenwicklungen Z1 I-Z9I und an anderen Polzähnen Z1-Z9 zweite Spulenwicklungen Z1 r-Z9r angebracht werden, ergibt sich, dass für einige Polzähne Z1 -Z9 die ersten Spulenwicklungen Z1 I-Z9I und für die anderen Polzähne Z1 -Z9 die zweiten Spulenwicklungen Z1 r-Z9r innenliegen. Es ergibt sich somit, dass für einige Polzähne Z1-Z9 die Drahtlängen der ersten Spulenwicklungen Z1 I-Z9I und für andere Polzähne Z1 - Z9 die Drahtlängen der zweiten Spulenwicklungen Z1 r-Z9r länger sind. Im Betrieb des Gleichstrommotors ergeben sich parallele Zweige mit zumindest näherungsweise symmetrischen Widerstandsverteilungen, was zu einer Vergleichmäßigung des Kommutierungsstroms führt. Grundsätzlich können der erste Wickelumlauf und der zweite Wickelumlauf aus einem einzigen durchgehenden Draht gewickelt werden. Denkbar und möglich ist aber auch, den ersten Wickelumlauf aus einem ersten durchgehenden Draht und den zweiten Wickelumlauf aus einem zweiten durchgehenden Draht herzustellen oder gar pro Wickelumlauf für einzelne Wickelschritte einzelne Drähte zu verwenden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen. Insbesondere kann der bürstenkommutierte Gleichstrommotor grundsätzlich auch andere Anzahlen von Polzähnen und Lamellen aufweisen. Allgemein kann die Anzahl der Polzähne einer ungeraden Zahl entsprechen, wobei die Anzahl der Lamellen der doppelten Anzahl der Polzähne entspricht. Beispielsweise können die Anzahl der Polzähne auch sieben oder elf betragen und die Anzahl der Lamellen entsprechend 14 oder 22.
Grundsätzlich denkbar ist auch auf Kurzschlussbrücken zu verzichten. In diesem Fall können beispielsweise drei Bürstenpaare mit insgesamt sechs Bürsten eingesetzt werden, die eine parallele Bestromung der Spulenwicklungen bewirken.
Bezugszeichenliste
1 Bürstenkommutierter Gleichstrommotor
10 Stator
11 Rotor
110 Kommutator
B1, B2 Bürste
D Drehachse
K1-K6 Kurzschlussbrücke
L, L1-L18 Lamelle
M1-M6 Erregerpol
N Nordpol
N12-N91 Nut
S Südpol
U Umfangsrichtung
Z1I-Z9I, Z1r-Z9r Konzentrierte Spulenwicklung
ZU, ZI2, Zr1, Zr2 Anschlussarm
Z, Z1-Z9 Polzahn

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Herstellen eines bürstenkommutierten Gleichstrommotors, der
einen Stator mit mehreren Erregerpolen,
einen um eine Drehachse zum Stator drehbaren Rotor mit mehreren Polzähnen, zwischen den Polzähnen angeordnete Nuten und an den Polzähnen angeordneten Spulenwicklungen und
einen Kommutator, der an dem Rotor angeordnet ist und mehrere Lamellen, an die die Spulenwicklungen angeschlossen sind, aufweist,
aufweist, wobei die Spulenwicklungen in Wickelumläufen, in denen jeweils eine Spulenwicklung auf jeden Polzahn gewickelt wird, an den Polzähnen angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Polzahn (Z1 -Z9) eine in eine erste Wickelrichtung um den Polzahn (Z1 -Z9) gewickelte, erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) und eine in eine der ersten Wickelrichtung entgegen gesetzte, zweite Wickelrichtung um den Polzahn (Z1 -Z9) gewickelte, zweite Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) angeordnet werden, wobei
in einem ersten Wickelumlauf an einem ersten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die ersten Spulenwicklungen (Z1 I-Z9I) und an einem zweiten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die zweiten Spulenwicklungen (Z1 r-Z9r) gewickelt werden und in einem zweiten Wickelumlauf an dem ersten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die zweiten Spulenwicklungen (Z1 r-Z9r) und an dem zweiten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die ersten Spulenwicklungen (Z1 I-Z9I) gewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die nicht im ersten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) enthaltenen Polzähne (Z1 -Z9) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
für den ersten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) auf den jeweils zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) und die zweite Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) umfänglich auf die erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) gewickelt werden und
für den zweiten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die zweite Spulenwicklung (Z1 r- Z9r) auf den jeweils zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) und die erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) umfänglich auf die zweite Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) gewickelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil N/2+1 der Polzähne (Z1 -Z9) und der zweite Teil N/2-1 der
Polzähne (Z1 -Z9) umfasst, wobei N der Anzahl der Polzähne (Z1 -Z9) des Rotors (1 1 ) entspricht und eine ungerade ganzzahlig Zahl ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) über einen ersten Anschlussarm (ZU ) mit einer ersten Lamelle (L1 -L18) und über einen zweiten Anschlussarm (ZI2) mit einer zweiten Lamelle (L1 -L18) verbunden wird, wobei der erste Anschlussarm (ZU ) und/oder der zweite Anschlussarm (ZI2) der ersten Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) um zumindest einen anderen Polzahn (Z1 -Z9) herum hin zu der jeweils zugeordneten
Lamelle (L1 -L18) verlegt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wicklungsarm (ZU ) der ersten Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) um genau einen dem zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) in die Umfangsrichtung (U) benachbarten Polzahn (Z1 -Z9) herum und der zweite Wicklungsarm (ZI2) der ersten Spulenwicklung (Z1 I- Z9I) um genau einen dem zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) entgegen der Umfangsrichtung (U) benachbarten Polzahn (Z1 -Z9) herum verlegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlussarm (ZU ) der ersten Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) sich durch eine an den zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) in die Umfangsrichtung (U) angrenzende erste Nut (N12-N91 ), um einen dem zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) in die Umfangsrichtung (U) benachbarten Polzahn (Z1 -Z9) herum und durch eine von der ersten Nut (N12-N91 ) unterschiedliche, zweite Nut (N12-N91 ) hin zu der zugeordneten ersten Lamelle (L1 - L18) erstreckt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlussarm (ZI2) der ersten Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) sich durch eine an den zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) entgegen der Umfangsrichtung (U) angrenzende, dritte Nut (N12-N91 ), um einen dem zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) entgegen der Umfangsrichtung (U) benachbarten Polzahn (Z1 -Z9) herum und durch eine von der dritten Nut (N12-N91 ) unterschiedliche, vierte Nut (N12-N91 ) hin zu einer zugeordneten zweiten Lamelle (L1 -L18) erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) über einen ersten Anschlussarm (Zr1 ) und über einen zweiten Anschlussarm (Zr2) an benachbarte Lamellen (L1 -L18) angeschlossen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlussarm (ZU ) der ersten Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) an eine erste Lamelle (L1 - L18) angeschlossen wird, die in die Umfangsrichtung (U) zu den benachbarten Lamellen (L1 -L18), an die die Anschlussarme (Zr1 , Zr2) der zweiten Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) angeschlossen werden, versetzt ist.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlussarm (ZI2) der ersten Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) an eine zweite Lamelle (L1 - L18) angeschlossen wird, die entgegen der Umfangsrichtung (U) zu den benachbarten Lamellen (L1 -L18), an die die Anschlussarme (Zr1 , Zr2) der zweiten Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) angeschlossen werden, versetzt ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlussarm (Zr1 ) und der zweite Anschlussarm (Zr2) der zweiten Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) sich kreuzen.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Polzähne (Z1 -Z9) einer ungeraden, ganzzahligen Zahl und die Anzahl der Lamellen (L1 -L18) der doppelten Anzahl der Polzähne (Z1 -Z9) entspricht.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Erregerpole (M1 -M6) sechs und
die Anzahl der Polzähne (Z1 -Z9) neun und die Anzahl der Lamellen (L1 -L18) 18 oder
die Anzahl der Polzähne (Z1 -Z9) sieben und die Anzahl der Lamellen (L1 - L18) 14 oder
- die Anzahl der Polzähne (Z1 -Z9) elf und die Anzahl der Lamellen (L1 -L18) 22 beträgt.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklungen (Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r) als konzentrierte Wicklungen hergestellt werden.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kurzschlussbrücken (K1 -K6) zum Kurzschließen von zwei oder mehr Lamellen (L1 -L18) in dem ersten und/oder dem zweiten Wicklungsumlauf hergestellt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussbrücken (K1 -K6) zum Kurzschließen von zwei Lamellen (L1 -L18) mit zumindest einem Abschnitt jeweils um mindestens einen Polzahn (Z1 -Z9) gelegt werden, indem sie sich jeweils von einer Lamelle (L1 -L18) durch eine Nut (N12-N91 ) zwischen zwei Polzähnen (Z1 -Z9) hindurch, um mindestens einen Polzahn (Z1 -Z9) herum und durch eine andere Nut (N12-N91 ) hindurch zu einer anderen Lamelle (L1 - L18) erstrecken.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Kurzschlussbrücken (K1 -K6) jeweils genau drei Lamellen (L1 -L18) kurzschließen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklungen (Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r) und die Kurzschlussbrücken (K1 -K6) aus einem durchgehenden Draht gebildet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Spulenwicklungen (Z1 I-Z9I, Z1 r-Z9r) jeweils eine Abschnitt einer Kurzschlussbrücke (K1 -K6) gebildet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des durchgehenden Drahts eine erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I), daran anschließend ein Abschnitt einer Kurzschlussbrücke (K1 -K6), daran anschließend eine zweite
Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) und daran anschließend ein anderer Abschnitt einer Kurzschlussbrücke (K1 -K6) gebildet werden.
22. Bürstenkommutierte Gleichstrommotor, mit
einem Stator mit mehreren Erregerpolen,
einem um eine Drehachse zum Stator drehbaren Rotor mit mehreren Polzähnen, zwischen den Polzähnen angeordnete Nuten und an den Polzähnen angeordneten Spulenwicklungen und
- einem Kommutator, der an dem Rotor angeordnet ist und mehrere Lamellen, an die die Spulenwicklungen angeschlossen sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Polzahn (Z1 -Z9) eine in eine erste Wickelrichtung um den Polzahn
(Z1 -Z9) gewickelte, erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) und eine in eine der ersten Wickelrichtung entgegen gesetzte, zweite Wickelrichtung um den Polzahn (Z1 -Z9) gewickelte, zweite Spulenwicklung (Z1 r-Z9r) angeordnet sind, wobei
für einen ersten Teil der Polzähne (Z1 -Z9) die erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) auf den jeweils zugeordneten Polzahn (Z1 -Z9) und die zweite Spulenwicklung
(Z1 r-Z9r) umfänglich auf die erste Spulenwicklung (Z1 I-Z9I) gewickelt ist und für einen zweiten Teil der Polzähne (Z1-Z9) die zweite Spulenwicklung (Z1r- Z9r) auf den jeweils zugeordneten Polzahn (Z1-Z9) und die erste Spulenwicklung (Z1I-Z9I) umfänglich auf die zweite Spulenwicklung (Z1r-Z9r) gewickelt ist.
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