WO2012041579A2 - Armature for an electrical machine - Google Patents

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WO2012041579A2
WO2012041579A2 PCT/EP2011/063455 EP2011063455W WO2012041579A2 WO 2012041579 A2 WO2012041579 A2 WO 2012041579A2 EP 2011063455 W EP2011063455 W EP 2011063455W WO 2012041579 A2 WO2012041579 A2 WO 2012041579A2
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pole
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Gerd Kirsten
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Robert Bosch Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0859Circuits or control means specially adapted for starting of engines specially adapted to the type of the starter motor or integrated into it
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/09Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
    • H02K23/32DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having wave or undulating windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • Prior art DE 43 02 854 C1 relates to a starting device for internal combustion engines.
  • the starting device comprises a starter motor, the drive shaft via a
  • One-way clutch is connected to an axially displaceable starter pinion. This spurts into the ring gear of the internal combustion engine. During a rotation, in particular in
  • Drive direction is responsive to a spring accumulator in the drive train between Einpurritzel and drive shaft of the starter motor, which dampens torque surges between the Einspurritzel and the drive shaft.
  • the spring accumulator is arranged with an effective in the drive direction biasing torque in the drive train, which is 15% to 50% of the pinion rotation related short-circuit torque of Annavmotors, the ratio of the torsional stiffness of the drive motor formed by An
  • CA 2,253,169 relates to a starter device for internal combustion engines.
  • a rotor is accommodated on a shaft.
  • the rotor moves within a stator which is fixed to the inside of the housing of the electric machine.
  • starter devices are used in six-pole design with permanent magnets. This type of starter devices has proved to be cost effective in power ranges of 1 kW to 2 kW and in practice extremely robust and reliable.
  • Winding the armature of such starter devices are performed according to the required electrical resistances in plug-in technology with two or four conductors per groove.
  • Starter device for internal combustion engines such as housings
  • the invention proposed, designed in flyer technology anchor is wound with a six-pole wave winding.
  • the inventively proposed, produced in flyer technology anchor the electric machine can be installed in existing starter devices making minimal adjustments, for example, in terms of brush width.
  • the Flyer anchors are generally manufactured as a four-pole version with loop winding in a 12-slot winding. This embodiment is completely symmetrical in terms of the Wckelreaes. In this case, i. in a 12-slot winding, three slots and three teeth correspond exactly to a 90 ° angle.
  • Wickeltechnik associated disadvantages in terms of heating occurring as well as in terms of torque formation significantly.
  • a significant improvement in the power values can be achieved if the winding takes place in flyer technology, in particular in two winder runs with two wires in parallel winding.
  • the two wires that are wound in parallel for example, have a diameter of
  • the groove fill factor also called copper fill factor, is calculated from the
  • FIG. 2 shows the comparison of a loop winding and a wave winding
  • FIG. 6 shows a geometry resulting from the use of a thick single wire
  • Winding head and a winding head geometry when using a thin single wire in two rounds Winding head and a winding head geometry when using a thin single wire in two rounds
  • FIG. 7 shows a standard loop winding and FIG. 8 shows a wave winding.
  • the illustration according to FIG. 1 shows a starter device in a longitudinal section.
  • the starter device 10 has, for example, a starter motor 13 and a Vorspuraktuator 16, which may be formed for example as a relay or as a starter relay.
  • the starter motor 13 and the electric Vorspuraktuator 16 are fixed to a common drive end plate 19.
  • the starter motor 13 serves a
  • Starter pinion 22 to drive when it is meshed in a ring gear 25 of an internal combustion engine, not shown here.
  • the starter motor 13 has a pole tube as a housing 28, which carries on its inner circumference pole pieces 31, which are each wrapped by a field winding 34.
  • the pole shoes 31 in turn surround an armature 37, which has an armature packet 43 constructed from fins 40 and an armature winding 49 arranged in grooves 46.
  • the armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44.
  • a commutator 52 is further attached, which is constructed among other things from individual commutator bars 55.
  • the commutator bars 55 are electrically connected in a known manner with the armature winding 49, that when current flows through the commutator fins 55 by carbon brushes 58, a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28 results.
  • the drive shaft 13 is commutator side supported with a shaft journal 64 in a sliding bearing 67, which in turn is held stationary in a Kommutatorlagerdeckel 70.
  • Commutator bearing cover 70 in turn is fastened by means of tie rods 73, which are distributed over the circumference of the pole tube 28, so for example screws, for example two, three or four pieces, in the drive bearing plate 19. It relies while the pole tube 28 am
  • a sun gear 80 connects to the armature 37, which is part of a planetary gear, such as a planetary gear 83.
  • the sun gear 80 is surrounded by a plurality of planet gears 86, usually three
  • Planet wheels 86 which are supported by means of rolling bearings 89 on journals 92.
  • the planet wheels 86 roll in a ring gear 95, which is mounted outside in the pole tube 28.
  • the planet wheels 86 are adjoined by a planetary carrier 98, in which the axle journals 92 are received.
  • the planet carrier 98 is in turn in an intermediate storage 101 and a slide bearing 104 arranged therein stored.
  • the intermediate bearing 101 is designed cup-shaped, that in this both the planet carrier 98, and the planet wheels 86 are added.
  • the ring gear 95 is arranged in the cup-shaped intermediate bearing 101, which is ultimately closed by a cover 107 relative to the armature 37.
  • the intermediate bearing 101 is supported with its outer circumference on the inside of the pole tube 28.
  • the armature 37 has on the end remote from the commutator 52 end of the drive shaft 13 another
  • Slide bearing 113 in turn is in a central bore of the planet carrier 98th
  • the planet carrier 98 is integrally connected to the output shaft 1 16.
  • the output shaft 116 is supported with its end facing away from the intermediate bearing 101 1 19 in a further bearing 122 which is fixed in the drive bearing plate 19, supported.
  • the output shaft 1 16 is divided into several sections: Thus, the portion which is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101, a section follows with a
  • Spur gear 125 (internal toothing), which is part of a shaft-hub connection 128.
  • the shaft-hub connection 128 in this case allows the axially rectilinear sliding of a driver 131.
  • the driver 131 is a sleeve-like extension which is integrally connected to a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137.
  • the freewheel 137 (Richtgesperre) further consists of the inner ring 140 which is disposed radially within the outer ring 132. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 clamping body 138 are arranged.
  • the clamp bodies 138 in cooperation with the inner and outer rings, prevent relative rotation between the outer ring 132 and the inner ring 140 in a second direction.
  • the freewheel 137 allows a circumferential relative movement between inner ring 140 and outer ring 132 in one direction only.
  • the inner ring 140 is integral with the
  • the starter pinion 22 may alternatively be designed as a straight toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole 31 with excitation winding 34, permanent magnetically excited poles could also be used.
  • the electric Vorspuraktuator 16 and its linearly movable armature 168 also has the task to move with a tension member 187 a rotatably mounted in the drive end plate lever.
  • the lever 190 is usually designed as a fork lever and engages with two "tines" not shown here, two discs 193, 194 on its outer circumference, clamped between them Driving ring 197 to the freewheel 137 to move against the resistance of the spring 200 and thereby disruptra the starter pinion 22 in the ring gear 25.
  • Vorspuraktuator 16 has a bolt 150 which is an electrical contact and in the case of Einbausein in the vehicle to the positive pole of an electric starter battery, which is not shown here in the illustration of Figure 1, is connected.
  • the bolt 150 is passed through a lid 153.
  • Another, second bolt 152 is a connection for the electric starter motor 13, which is supplied via the power supply 61 (thick wire).
  • the lid 153 includes a housing 156 made of steel, which by means of several
  • Fasteners 159 is attached to the drive end plate 19.
  • a pusher 160 for exerting a tensile force on the fork lever 190 and a switching device 161 is arranged.
  • the thrust device 160 has a winding 162 and the switching device 161 a Wcklung 165.
  • the Wcklung 162 of the thruster 160 and the Wcklung 165 of the switching device 161 each cause an electromagnetic field in the on state, which flows through various components.
  • the shaft-hub connection 128 may take place with a
  • Spur gearing 125 can also be equipped with a steep thread toothing. There are the combinations possible, according to which a) the starter pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 has a spur 125, b) the starter pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 a
  • FIG. 2 shows a comparison of a loop winding and a wave winding on an armature of an electrical machine.
  • a loop winding 210 of the armature winding 49 of the armature shown in FIG. 2 can be formed, for example, as a 12-slot winding. North electrical poles are identified by reference numeral 202, and electric south poles by reference numeral 204. The
  • Forming the armature winding 49 as a loop winding 210 according to FIG. 2 represents a common embodiment of armature windings 49.
  • a coil is followed by another coil which lies under the same pole of the armature, while a wave winding 212 can be characterized by that - as shown in Figure 2 - on a coil, a second follows, which is below the following pole.
  • a loop winding 210 shown in FIG. 2 In the case of the loop winding 210 shown in FIG.
  • a first turn 206 extends at the north pole 202 shown there, a second turn 208 at one and the same pole, ie here at the north pole 202, while the wave winding 212 according to the illustration in FIG Part of the figure, the Waklungsdraht runs in Wcklungsnuten 214 and wraps around the north pole 202 and a south pole following this 204.
  • FIG. 3 shows a plan view of a geometry of an armature, which is designed in a 14-slot anchor geometry.
  • FIG. 3 shows that, in this plan view, the armature 37, accommodated on the drive shaft 44, has individual sectors (also referred to as armature teeth), namely exactly 14, which define cavities 216 between them which define the winding grooves 214 represent.
  • FIGS. 4 and 5 different types of wires with one thick wire or two thinner wires wound in parallel are contrasted. From the illustration according to FIG. 4 it can be seen that on a 14-groove geometry of a
  • Armature 37 anchor teeth 224 are formed with a thick single wire 226 wound. This results in the configuration shown in Figure 4 228, due to the high
  • FIG. 5 Also in the illustration of Figure 5 is a 6-pole version 222, i.
  • Each three armature teeth form a single pole 224, wherein the outer armature teeth are each comprised by the Wnditch of the subsequent windings, so that six poles are formed on the circumference of the armature 37 according to the embodiment in Figure 5.
  • the wave winding indicated schematically in FIG. 5 is preferably produced in parallel waving runs in which two wetting wires are processed simultaneously. This favors the Nut Shelltex in an advantageous manner.
  • Figure 6 shows the designs of Wckelköpfen set when using a thicker wire and when using a thinner wire as Waklungsdraht in two rounds.
  • FIG. 6 shows that on the drive shaft 44 of the electric machine 10, in particular a starter device for a
  • the disk pack 40 is located. With reference numeral 232, the size of a winding head is shown, which then adjusts when the Armature winding of a thick wire - compare illustration according to Figure 4, position 226 - is made. Due to the stiffness of the thicker winding wire, which may for example have a thickness of 1, 4 mm and more, creates a relatively long axially extending winding head - see position 232 in the left part of Figure 6. This favors the size of the starter in unfavorably, since this is as compact and
  • Winding head obtained which has the direction indicated in the right part of Figure 6 geometry 234.
  • the Wckel head in the geometry 234 builds considerably shorter in terms of its axial length, so that on both sides of the
  • Wave package 40 shorter winding overhangs result, so that the length of the 5 drive shaft 44 in the embodiment using thinner
  • Single wires 230 with double winding circulation represents considerably cheaper, compared with the axial length of the drive shaft 44, which would set if a thicker winding wire - see Figure 4, position 226 - use would find.
  • north poles 202 and south poles 204 are separated by winding grooves 214.
  • the flyer winding technology has established itself as a coil Wckeltechnik that has proven especially on rotors of electric machines that have heavy stanzpêtides sheets.
  • the Wckeldraht is in the application of Flyer-winding technology usually over polished Leitbacken away in appropriate
  • Winding grooves 214 as described in the preceding figures introduced.

Abstract

The invention relates to an electrical machine, especially a starter device (10) for an internal combustion engine, comprising an armature (37) having an armature winding (49). The armature winding (49) is embodied as a wave winding (212) in an armature (37) having between twelve and sixteen winding grooves (214).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Anker für eine elektrische Maschine  Anchor for an electric machine
Stand der Technik DE 43 02 854 C1 bezieht sich auf eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen. Die Andrehvorrichtung umfasst einen Andrehmotor, dessen Antriebswelle über eine Prior art DE 43 02 854 C1 relates to a starting device for internal combustion engines. The starting device comprises a starter motor, the drive shaft via a
Freilaufkupplung mit einem axial verschiebbaren Andrehritzel verbunden ist. Dieses spurt in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine ein. Bei einer Drehung, insbesondere in One-way clutch is connected to an axially displaceable starter pinion. This spurts into the ring gear of the internal combustion engine. During a rotation, in particular in
Antriebsrichtung spricht ein Federspeicher im Antriebsstrang zwischen Einspurritzel und Antriebswelle des Andrehmotors an, der Drehmomentenstöße zwischen dem Einspurritzel und der Antriebswelle dämpft. Der Federspeicher ist mit einem in Antriebsrichtung wirksamen Vorspanndrehmoment im Antriebsstrang angeordnet, welches 15 % bis 50 % des auf die Ritzeldrehung bezogenen Kurzschlussdrehmomentes des Andrehmotors beträgt, wobei das Verhältnis der Verdrehsteifigkeit des vom Andrehmotor bis zum Einspurritzel gebildeten Antriebsstranges der Andrehvorrichtung ohne Federspeicher und auf dasDrive direction is responsive to a spring accumulator in the drive train between Einpurritzel and drive shaft of the starter motor, which dampens torque surges between the Einspurritzel and the drive shaft. The spring accumulator is arranged with an effective in the drive direction biasing torque in the drive train, which is 15% to 50% of the pinion rotation related short-circuit torque of Andrehmotors, the ratio of the torsional stiffness of the drive motor formed by Andrehmotor to Einspurritzel the starting device without spring and on the
Kurzschlussdrehmoment bezogen zu der am Einspurritzel wirksamen Verdrehsteifigkeit des Federspeichers > 4 ist. Short-circuit torque related to the effective at Einpurritzel torsional stiffness of the spring accumulator> 4.
CA 2,253, 169 bezieht sich auf eine Startervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen. Gemäß dieser Lösung ist ein Rotor auf einer Welle aufgenommen. Der Rotor bewegt sich innerhalb eines Stators, der an der Innenseite des Gehäuses der elektrischen Maschine befestigt ist. Zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen werden heute üblicherweise Startervorrichtungen in sechspoliger Auslegung mit Permanentmagneten eingesetzt. Diese Bauart von Startervorrichtungen hat sich in Leistungsbereichen zwischen 1 kW bis 2 kW als kostengünstig und in der Praxis als äußerst robust und betriebssicher erwiesen. Die CA 2,253,169 relates to a starter device for internal combustion engines. According to this solution, a rotor is accommodated on a shaft. The rotor moves within a stator which is fixed to the inside of the housing of the electric machine. For starting internal combustion engines today usually starter devices are used in six-pole design with permanent magnets. This type of starter devices has proved to be cost effective in power ranges of 1 kW to 2 kW and in practice extremely robust and reliable. The
Wicklung der Anker derartiger Startervorrichtungen werden entsprechend der benötigten elektrischen Widerstände in Stecktechnik mit zwei oder vier Leitern pro Nut ausgeführt.  Winding the armature of such starter devices are performed according to the required electrical resistances in plug-in technology with two or four conductors per groove.
Darstellung der Erfindung Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, aufgrund verringerter Anforderungen an das Presentation of the invention According to the invention is proposed due to reduced requirements for the
Kaltstartdrehmoment für eine Verbrennungskraftmaschine, den Anker der Startervorrichtung mit einer Wellenwicklung in Flyer-Wckeltechnik zu fertigen. Um vorhandene Baugruppen der elektrischen Maschine, insbesondere einer Cold start torque for an internal combustion engine to manufacture the armature of the starter device with a wave winding in Flyer-Wckeltechnik. To existing assemblies of the electrical machine, in particular a
Startervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen, wie zum Beispiel Gehäuse, Starter device for internal combustion engines, such as housings,
Bürstenlager und Kommutatorlager weiterhin nutzen zu können, ist der erfindungsgemäß vorgeschlagene, in Flyer-Technik ausgebildete Anker mit einer sechspoligen Wellenwicklung bewickelt. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene, in Flyer-Technik hergestellte Anker der elektrischen Maschine, kann unter Vornahme minimaler Anpassungen, so zum Beispiel hinsichtlich der Bürstenbreite, in vorhandene Startervorrichtungen eingebaut werden. Brush bearing and commutator continue to use, the invention proposed, designed in flyer technology anchor is wound with a six-pole wave winding. The inventively proposed, produced in flyer technology anchor the electric machine can be installed in existing starter devices making minimal adjustments, for example, in terms of brush width.
Um die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anker in Flyer-Technik in Bezug auf das geforderte Drehmoment unter Berücksichtigung der sich einstellenden Erwärmung, in solche Leistungsbereiche zu bringen, welche Anker aufweisen, die in der bisher üblichen In order to bring the inventively proposed anchor in flyer technology with respect to the required torque, taking into account the autogenous heating, in those power ranges, which have anchors that in the usual
Stecktechnik ausgebildet sind, wird eine neue Nutgeometrie vorgeschlagen. Die Flyer-Anker werden im Allgemeinen als Vierpol-Ausführung mit Schleifenwicklung in einer 12-Nut- Wicklung hergestellt. Diese Ausführung ist hinsichtlich des Wckelprozesses völlig symmetrisch. In diesem Falle, d.h. bei einer 12-Nut-Wicklung, entsprechen drei Nuten und drei Zähne genau einem Wnkel von 90°.  Plug technology are designed, a new groove geometry is proposed. The Flyer anchors are generally manufactured as a four-pole version with loop winding in a 12-slot winding. This embodiment is completely symmetrical in terms of the Wckelprozesses. In this case, i. in a 12-slot winding, three slots and three teeth correspond exactly to a 90 ° angle.
Um die Nachteile einer Schleifenwicklung, wie zum Beispiel geringer elektrischer Widerstand und damit geringere Warmfestigkeit und geringere Momentenbildung zu verbessern, wird erfindungsgemäß eine Nutgeometrie mit vierzehn Nuten mit Wellenwicklung in Sechspol- Ausführung vorgeschlagen. Diese Art der Wicklung verbessert die mit der herkömmlichenIn order to improve the disadvantages of a loop winding, such as low electrical resistance and thus lower heat resistance and lower torque, according to the invention a groove geometry with fourteen grooves with wave winding in six-pole design is proposed. This type of winding improves with the conventional
Wickeltechnik einhergehenden Nachteile hinsichtlich der auftretenden Erwärmung sowie hinsichtlich der Momentenbildung deutlich. Es lässt sich insbesondere dann eine deutliche Verbesserung der Leistungswerte erreichen, wenn die Wicklung in Flyer-Technik, insbesondere in zwei Wckelumläufen mit zwei Drähten in paralleler Bewicklung erfolgt. Die beiden Drähte, die parallel bewickelt werden, haben zum Beispiel einen Durchmesser vonWickeltechnik associated disadvantages in terms of heating occurring as well as in terms of torque formation significantly. In particular, a significant improvement in the power values can be achieved if the winding takes place in flyer technology, in particular in two winder runs with two wires in parallel winding. The two wires that are wound in parallel, for example, have a diameter of
0,95 mm pro Draht. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung des Nutfüllfaktors, verglichen mit einem einzigen Wickelumlauf, der mit einem Drahtdurchmesser von 1 ,4 mm durchgeführt wird. Durch das parallele Bewickeln, d.h. ein paralleles Wickelverfahren kann der Wckelkopf, der bei diesem Verfahren entsteht, klein gehalten werden, andererseits lässt sich aufgrund der beiden parallel zueinander verarbeiteten Wcklungsdrähte geringeren Durchmessers eine erhebliche Steigerung des Nutfüllfaktors erreichen, d.h. es gelangt mehr Kupfer in einen jeden Hohlraum einer jeden der vierzehn Nuten des Ankers, der in 14-Nut- Geometrie in 6-Pol-Ausführung mit einer Wellenwicklung versehen ist. 0.95 mm per wire. This results in a significant improvement in the slot fill factor as compared to a single lap turn performed with a wire diameter of 1.4 mm. Due to the parallel winding, ie a parallel winding process, the Wckelkopf that arises in this process can be kept small, on the other hand can be due to the two parallel processed Wäcklungsdrähte smaller Diameter achieve a significant increase in the slot fill factor, that is, more copper passes into each cavity of each of the fourteen slots of the armature, which is provided in 14-groove geometry in 6-pole design with a wave winding.
Der Nutfüllfaktor, auch als Kupferfüllungsfaktor bezeichnet, errechnet sich aus dem The groove fill factor, also called copper fill factor, is calculated from the
Quotienten aus Nutquerschnittsfläche und Kupferquerschnitt. Ratios of groove cross section area and copper cross section.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Es zeigt: With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail. It shows:
Figur 1 eine Startervorrichtung im Längsschnitt, 1 shows a starter device in longitudinal section,
Figur 2 zeigt die Gegenüberstellung einer Schleifenwicklung und einer Wellenwicklung, FIG. 2 shows the comparison of a loop winding and a wave winding,
Figur 3 die Draufsicht auf einen Anker mit 14-Pol-Geometrie, 3 shows the top view of an armature with 14-pole geometry,
Figur 4 die Ausführung einer 6-poligen Wcklung mit einem Einzeldraht, 4 shows the embodiment of a 6-pole Wcklung with a single wire,
Figur 5 die Ausführung einer 6-poligen Wicklung mit 2 Einzeldrähten dünneren Figure 5 thinner the design of a 6-pole winding with 2 wires
Durchmessers,  Diameter
Figur 6 einen sich bei Einsatz eines dicken Einzeldrahtes ergebende Geometrie eines FIG. 6 shows a geometry resulting from the use of a thick single wire
Wickelkopfes sowie eine Wickelkopfgeometrie bei Einsatz eines dünnen Einzeldrahtes in zwei Umläufen,  Winding head and a winding head geometry when using a thin single wire in two rounds,
Figur 7 eine Standardschleifenwicklung und Figur 8 eine Wellenwicklung. FIG. 7 shows a standard loop winding and FIG. 8 shows a wave winding.
Ausführungsvarianten Der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine Startervorrichtung in einem Längsschnitt zu entnehmen. Die Startervorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16 auf, welcher zum Beispiel als Relais oder als Starterrelais ausgebildet sein kann. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient dazu, ein variants The illustration according to FIG. 1 shows a starter device in a longitudinal section. The starter device 10 has, for example, a starter motor 13 and a Vorspuraktuator 16, which may be formed for example as a relay or as a starter relay. The starter motor 13 and the electric Vorspuraktuator 16 are fixed to a common drive end plate 19. The starter motor 13 serves a
Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es in einem Zahnkranz 25 einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.  Starter pinion 22 to drive when it is meshed in a ring gear 25 of an internal combustion engine, not shown here.
Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 ist des Weiteren ein Kommutator52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem elektrischen Antrieb 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 , versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 13 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der The starter motor 13 has a pole tube as a housing 28, which carries on its inner circumference pole pieces 31, which are each wrapped by a field winding 34. The pole shoes 31 in turn surround an armature 37, which has an armature packet 43 constructed from fins 40 and an armature winding 49 arranged in grooves 46. The armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44. At the end of the drive shaft 13 facing away from the starter pinion 22, a commutator 52 is further attached, which is constructed among other things from individual commutator bars 55. The commutator bars 55 are electrically connected in a known manner with the armature winding 49, that when current flows through the commutator fins 55 by carbon brushes 58, a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28 results. A arranged between the electric drive 16 and the starter motor 13 power supply 61, supplied in the on state, both the carbon brushes 58 and the field winding 34 with power. The drive shaft 13 is commutator side supported with a shaft journal 64 in a sliding bearing 67, which in turn is held stationary in a Kommutatorlagerdeckel 70. Of the
Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind, so zum Beispiel Schrauben, beispielsweise zwei, drei oder vier Stück, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 amCommutator bearing cover 70 in turn is fastened by means of tie rods 73, which are distributed over the circumference of the pole tube 28, so for example screws, for example two, three or four pieces, in the drive bearing plate 19. It relies while the pole tube 28 am
Antriebslageschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28. Drive plate 19 and the Kommutatorlagerdeckel 70 on the pole tube 28th
In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, das Teil eines Umlaufgetriebes, wie beispielsweise eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise handelt es sich dabei um dreiIn the drive direction, a sun gear 80 connects to the armature 37, which is part of a planetary gear, such as a planetary gear 83. The sun gear 80 is surrounded by a plurality of planet gears 86, usually three
Planetenräder 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen sich in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin, schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98, als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 einen weiteren Planet wheels 86 which are supported by means of rolling bearings 89 on journals 92. The planet wheels 86 roll in a ring gear 95, which is mounted outside in the pole tube 28. Towards the output side, the planet wheels 86 are adjoined by a planetary carrier 98, in which the axle journals 92 are received. The planet carrier 98 is in turn in an intermediate storage 101 and a slide bearing 104 arranged therein stored. The intermediate bearing 101 is designed cup-shaped, that in this both the planet carrier 98, and the planet wheels 86 are added. Furthermore, the ring gear 95 is arranged in the cup-shaped intermediate bearing 101, which is ultimately closed by a cover 107 relative to the armature 37. Also, the intermediate bearing 101 is supported with its outer circumference on the inside of the pole tube 28. The armature 37 has on the end remote from the commutator 52 end of the drive shaft 13 another
Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 1 13 aufgenommen ist. Das Shaft 110 on which is also included in a plain bearing 1 13. The
Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 Slide bearing 113 in turn is in a central bore of the planet carrier 98th
aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 1 16 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 1 19 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. added. The planet carrier 98 is integrally connected to the output shaft 1 16. The output shaft 116 is supported with its end facing away from the intermediate bearing 101 1 19 in a further bearing 122 which is fixed in the drive bearing plate 19, supported.
Die Abtriebswelle 1 16 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer The output shaft 1 16 is divided into several sections: Thus, the portion which is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101, a section follows with a
Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Wellen-Naben-Verbindung 128 ist. Die Wellen-Naben-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Der Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativverdrehung zwischen dem Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Spur gear 125 (internal toothing), which is part of a shaft-hub connection 128. The shaft-hub connection 128 in this case allows the axially rectilinear sliding of a driver 131. The driver 131 is a sleeve-like extension which is integrally connected to a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137. The freewheel 137 (Richtgesperre) further consists of the inner ring 140 which is disposed radially within the outer ring 132. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 clamping body 138 are arranged. The clamp bodies 138, in cooperation with the inner and outer rings, prevent relative rotation between the outer ring 132 and the inner ring 140 in a second direction. In other words, the freewheel 137 allows a circumferential relative movement between inner ring 140 and outer ring 132 in one direction only. In this embodiment, the inner ring 140 is integral with the
Andrehritzel 122 und dessen Schrägverzahnung 143 - ausgestaltet als Andrehritzel 122 and its helical gear 143 - designed as
Außenschrägverzahnung - ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Pole 31 mit Erregerwicklung 34, könnten auch permanentmagnetisch erregte Pole Verwendung finden. External helical teeth - executed. The starter pinion 22 may alternatively be designed as a straight toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole 31 with excitation winding 34, permanent magnetically excited poles could also be used.
Der elektrische Vorspuraktuator 16 bzw. dessen linear beweglicher Anker 168 hat darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im Antriebslagerschild drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Der Hebel 190 ist üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt und umgreift mit zwei hier nicht näher dargestellten„Zinken" zwei Scheiben 193, 194 an ihrem Außenumfang, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 einzuspuren. The electric Vorspuraktuator 16 and its linearly movable armature 168 also has the task to move with a tension member 187 a rotatably mounted in the drive end plate lever. The lever 190 is usually designed as a fork lever and engages with two "tines" not shown here, two discs 193, 194 on its outer circumference, clamped between them Driving ring 197 to the freewheel 137 to move against the resistance of the spring 200 and thereby einzura the starter pinion 22 in the ring gear 25.
Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Der elektrische Subsequently, the Einspurmechanismus will be discussed. The electric
Vorspuraktuator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier in der Darstellung gemäß Figur 1 nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein weiterer, zweiter Bolzen 152 ist ein Anschluss für den elektrischen Startermotor 13, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer Vorspuraktuator 16 has a bolt 150 which is an electrical contact and in the case of Einbausein in the vehicle to the positive pole of an electric starter battery, which is not shown here in the illustration of Figure 1, is connected. The bolt 150 is passed through a lid 153. Another, second bolt 152 is a connection for the electric starter motor 13, which is supplied via the power supply 61 (thick wire). The lid 153 includes a housing 156 made of steel, which by means of several
Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktuator 16 ist eine Schubeinrichtung 160 zur Ausübung einer Zugkraft auf den Gabelhebel 190 und eine Schalteinrichtung 161 angeordnet. Die Schubeinrichtung 160 hat eine Wicklung 162 und die Schalteinrichtung 161 eine Wcklung 165. Die Wcklung 162 der Schubeinrichtung 160 und die Wcklung 165 der Schalteinrichtung 161 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Die Wellen-Naben-Verbindung 128 kann statt mit einer  Fasteners 159 (screws) is attached to the drive end plate 19. In the electric Vorspuraktuator 16, a pusher 160 for exerting a tensile force on the fork lever 190 and a switching device 161 is arranged. The thrust device 160 has a winding 162 and the switching device 161 a Wcklung 165. The Wcklung 162 of the thruster 160 and the Wcklung 165 of the switching device 161 each cause an electromagnetic field in the on state, which flows through various components. The shaft-hub connection 128 may take place with a
Geradverzahnung 125 auch mit einer Steilgewindeverzahnung ausgestattet sein. Es sind dabei die Kombinationen möglich, wonach a) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ausgeführt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Geradverzahnung 125 aufweist, b) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Spur gearing 125 can also be equipped with a steep thread toothing. There are the combinations possible, according to which a) the starter pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 has a spur 125, b) the starter pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 a
Steilgewindeverzahnung aufweist oder c) das Andrehritzel 22 geradverzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist. Figur 2 zeigt eine Gegenüberstellung einer Schleifenwicklung und einer Wellenwicklung an einem Anker einer elektrischen Maschine. Or c) the starter pinion 22 is spur-toothed and the shaft-hub connection 128 has a helical spline. FIG. 2 shows a comparison of a loop winding and a wave winding on an armature of an electrical machine.
Eine in Figur 2 dargestellte Schleifenwicklung 210 der Ankerwicklung 49 des Ankers kann zum Beispiel als 12-Nutwicklung ausgebildet werden. Elektrische Nordpole sind durch Bezugszeichen 202, elektrische Südpole durch Bezugszeichen 204 gekennzeichnet. DieA loop winding 210 of the armature winding 49 of the armature shown in FIG. 2 can be formed, for example, as a 12-slot winding. North electrical poles are identified by reference numeral 202, and electric south poles by reference numeral 204. The
Ausbildung der Ankerwicklung 49 als Schleifenwicklung 210 gemäß der Figur 2 stellt eine gängige Ausführungsvariante von Ankerwicklungen 49 dar. Bei einer Schleifenwicklung 210 folgt auf eine Spule eine weitere Spule, die unter dem gleichen Pol des Ankers liegt, während sich eine Wellenwicklung 212 dadurch charakterisieren lässt, dass - wie in Figur 2 dargestellt - auf eine Spule eine zweite folgt, die unter dem Folgenden Pol liegt. Bei der in Figur 2 dargestellten Schleifenwicklung 210 verläuft an dem dort dargestellten Nordpol 202 eine erste Windung 206, darüberliegend eine zweite Windung 208 an ein und demselben Pol, d.h. hier am Nordpol 202, während bei der Wellenwicklung 212 gemäß der Darstellung in Figur 2, rechter Teil der Figur, der Wcklungsdraht in Wcklungsnuten 214 verläuft und sich wellenförmig um den Nordpol 202 und einen auf diesen folgenden Südpol 204 wickelt. Forming the armature winding 49 as a loop winding 210 according to FIG. 2 represents a common embodiment of armature windings 49. In a loop winding 210, a coil is followed by another coil which lies under the same pole of the armature, while a wave winding 212 can be characterized by that - as shown in Figure 2 - on a coil, a second follows, which is below the following pole. In the case of the loop winding 210 shown in FIG. 2, a first turn 206 extends at the north pole 202 shown there, a second turn 208 at one and the same pole, ie here at the north pole 202, while the wave winding 212 according to the illustration in FIG Part of the figure, the Waklungsdraht runs in Wcklungsnuten 214 and wraps around the north pole 202 and a south pole following this 204.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist eine Draufsicht auf eine Geometrie eines Ankers zu entnehmen, der in 14-Nuten-Ankergeometrie ausgeführt ist. The illustration according to FIG. 3 shows a plan view of a geometry of an armature, which is designed in a 14-slot anchor geometry.
Der Darstellung gemäß Figur 3 lässt sich entnehmen, dass in dieser Draufsicht der Anker 37, aufgenommen an der Antriebswelle 44, einzelne Sektoren (auch als Ankerzähne bezeichnet) aufweist, nämlich genau 14 Stück, die zwischen sich jeweils Hohlräume 216 definieren, die die Wicklungsnuten 214 darstellen. The illustration according to FIG. 3 shows that, in this plan view, the armature 37, accommodated on the drive shaft 44, has individual sectors (also referred to as armature teeth), namely exactly 14, which define cavities 216 between them which define the winding grooves 214 represent.
Bei der in Figur 3 dargestellten 14-Nut-Geometrie 220 definieren jeweils drei Ankerzähne einen Pol, so dass unter Verwendung der in Figur 3 dargestellten 14-Nut-Geometrie eine 6- polige Ausbildung eines eine Wellenwicklung aufweisenden Ankers realisiert werden kann. Zur Ausbildung der Einzelpole, vergleiche insbesondere die Figuren 4 und 5 weiter unten. In the case of the 14-slot geometry 220 illustrated in FIG. 3, three anchor teeth each define a pole, so that a 6-pole design of an armature having a wave winding can be realized using the 14-slot geometry illustrated in FIG. For the formation of the single poles, see in particular Figures 4 and 5 below.
In den Figuren 4 und 5 sind unterschiedliche Wcklungsarten mit einem dicken Draht oder zwei parallel gewickelten dünneren Drähten einander gegenübergestellt. Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass an einer 14-Nut-Geometrie einesIn FIGS. 4 and 5, different types of wires with one thick wire or two thinner wires wound in parallel are contrasted. From the illustration according to FIG. 4 it can be seen that on a 14-groove geometry of a
Ankers 37 Ankerzähne 224 mit einem dicken Einzeldraht 226 gewickelt ausgebildet sind. Es ergibt sich der in Figur 4 dargestellte Wcklungsaufbau 228, der aufgrund der hohen Armature 37 anchor teeth 224 are formed with a thick single wire 226 wound. This results in the configuration shown in Figure 4 228, due to the high
Steifigkeit des in der Regel aus Kupfer gefertigten und mit einer Lackschicht versehenen dicken Einzeldrahtes 226 relativ lang baut, d.h. an den Stirnseiten des Ankers 37 aufgrund der dem dicken Einzeldraht 226 innewohnenden Steifigkeit große Wckelköpfe bildet, vergleiche Darstellung gemäß Figur 6. Rigidity of the usually made of copper and provided with a paint layer thick single wire 226 relatively long builds, i. on the front sides of the armature 37 forms large Wckelköpfe due to the inherent stiffness of the thick single wire 226, see illustration of FIG. 6
Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass jeweils drei Ankerzähne einen From the illustration according to FIG. 4 it can be seen that in each case three anchor teeth have one
Einzelpol 224 bilden, wobei die jeweils außenliegenden Ankerzähne von dem benachbarten Einzelpol und der Wndung, die am benachbarten Einzelpol 224 aufgenommen ist, umschlossen werden. Über den Umfang des Ankers 37 gesehen, ergeben sich bei diesem Wicklungsmuster unter Verwendung eines dicken Einzeldrahtes 226 sechs Pole, ausgeführt an einer 14-Nut-Geometrie 220. In der Darstellung gemäß Figur 5 wird die identische 14-Nut-Geometrie 220 in Bezug auf den Anker 37 verwendet. Die Polschuhe definieren zwischen sich jeweils die Wicklungsnuten 214, in deren Hohlräume 216 in dieser Ausführungsvariante Einzeldrähte 230 eines dünneren Durchmessers, so zum Beispiel 0,95 mm zweifach gewickelt eingebracht werden. Analog zur Darstellung gemäß Figur 4, bei der ein dicker Einzeldraht 226 verwendet wird, lassen sich aufgrund der höheren Elastizität und des geringeren Durchmessers des dünnen Einzeldrahtes 230, wenn dieser zweifach gewickelt wird, eine größere Anzahl von Form individual pole 224, wherein the respective outer anchor teeth of the adjacent single pole and the Wndung, which is received at the adjacent single pole 224, be enclosed. Looking at the circumference of the armature 37, in this winding pattern using a thick single wire 226, there are six poles made on a 14-groove geometry 220. In the illustration of Figure 5, the identical 14-groove geometry 220 will be referred to used the anchor 37. The pole shoes each define the winding grooves 214, in the cavities 216 of which, in this embodiment variant, individual wires 230 of a thinner diameter, for example 0.95 mm, are introduced twice wound. Similar to the illustration of Figure 4, in which a thick single wire 226 is used, can be due to the higher elasticity and the smaller diameter of the thin single wire 230, when it is wound twice, a larger number of
Windungen in den Hohlräumen 216 der einzelnen Wicklungsnuten 214 unterbringen, so dass der Nutfüllfaktor im Vergleich zur in Figur 4 dargestellten Wcklungsvariante erheblich größer ist. Accommodate windings in the cavities 216 of the individual winding grooves 214, so that the groove fill factor compared to the Waklungsvariante shown in Figure 4 is considerably larger.
Es ergibt sich im Gegensatz zur Figur 4 ein Einzelpolaufbau 228, der sich durch eine wesentlich größere Packungsdichte der dünneren Einzeldrähte 230 im Vergleich zur Bewicklung der 14-Nut-Geometrie 220 gemäß Figur 4 einstellt. Auch in der Darstellung gemäß Figur 5 handelt es sich um eine 6-Pol-Ausführung 222, d.h. jeweils drei Ankerzähne bilden einen Einzelpol 224, wobei die äußeren Ankerzähne jeweils von den Wndungen der sich anschließenden Bewicklungen umfasst sind, so dass am Umfang des Ankers 37 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 5 sechs Pole gebildet werden. This results in contrast to Figure 4, a Einzelpolaufbau 228, which adjusts itself by a much larger packing density of the thinner individual wires 230 compared to the winding of the 14-groove geometry 220 according to FIG. Also in the illustration of Figure 5 is a 6-pole version 222, i. Each three armature teeth form a single pole 224, wherein the outer armature teeth are each comprised by the Wndungen of the subsequent windings, so that six poles are formed on the circumference of the armature 37 according to the embodiment in Figure 5.
Bevorzugt wird die in Figur 5 in schematischer Weise angedeutete Wellenwicklung in parallelen Wckelläufen, bei denen zwei Wcklungsdrähte gleichzeitig verarbeitet werden, hergestellt. Dies begünstigt den Nutfüllfaktor in vorteilhafter Weise. The wave winding indicated schematically in FIG. 5 is preferably produced in parallel waving runs in which two wetting wires are processed simultaneously. This favors the Nutfüllfaktor in an advantageous manner.
Figur 6 sind die Bauformen von Wckelköpfen zu entnehmen, die sich bei Verwendung eines dickeren Drahtes und bei der Verwendung eines dünneren Drahtes als Wcklungsdraht bei zwei Umläufen einstellen. Figure 6 shows the designs of Wckelköpfen set when using a thicker wire and when using a thinner wire as Waklungsdraht in two rounds.
Der Darstellung gemäß Figur 6 ist zu entnehmen, dass sich auf der Antriebswelle 44 der elektrischen Maschine 10, insbesondere einer Startervorrichtung für eine The illustration according to FIG. 6 shows that on the drive shaft 44 of the electric machine 10, in particular a starter device for a
Verbrennungskraftmaschine das Lamellenpaket 40 befindet. Mit Bezugszeichen 232 ist die Baugröße eines Wickelkopfes dargestellt, welcher sich dann einstellt, wenn die Ankerwicklung aus einem dicken Draht - vergleiche Darstellung gemäß Figur 4, Position 226 - gefertigt wird. Aufgrund der Steifigkeit des dickeren Wicklungsdrahtes, der zum Beispiel eine Dicke von 1 ,4 mm und mehr aufweisen kann, entsteht ein relativ lang in axiale Richtung bauender Wicklungskopf - vergleiche Position 232 im linken Teil der Figur 6. Dies begünstigt 5 die Baugröße des Starters in unvorteilhafter Weise, da dieser möglichst kompakt und Internal combustion engine, the disk pack 40 is located. With reference numeral 232, the size of a winding head is shown, which then adjusts when the Armature winding of a thick wire - compare illustration according to Figure 4, position 226 - is made. Due to the stiffness of the thicker winding wire, which may for example have a thickness of 1, 4 mm and more, creates a relatively long axially extending winding head - see position 232 in the left part of Figure 6. This favors the size of the starter in unfavorably, since this is as compact and
kleinbauend ausgelegt werden soll und das Auslegungsziel eine Minimierung der Länge der Antriebswelle 44 ist.  designed to be physically small and the design goal is to minimize the length of the drive shaft 44.
Im Gegensatz dazu wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wellenwicklung, bei der o ein dünner Einzeldraht 230 - vergleiche Darstellung gemäß Figur 5 - verbaut wird, ein In contrast, in the case of the wave winding proposed according to the invention, in which o a thin individual wire 230 is installed - compare illustration according to FIG. 5 -
Wickelkopf erhalten, der die im rechten Teil der Figur 6 angedeutete Geometrie 234 aufweist. Im Vergleich zur Geometrie 232 baut der Wckelkopf in der Geometrie 234 in Bezug auf seine axiale Länge erheblich kürzer, so dass sich auf beiden Seiten des  Winding head obtained, which has the direction indicated in the right part of Figure 6 geometry 234. Compared to the geometry 232, the Wckel head in the geometry 234 builds considerably shorter in terms of its axial length, so that on both sides of the
Wellenpaketes 40 kürzer bauende Wicklungsüberhänge ergeben, so dass die Baulänge der5 Antriebswelle 44 bei der Ausführungsvariante unter Verwendung von dünneren  Wave package 40 shorter winding overhangs result, so that the length of the 5 drive shaft 44 in the embodiment using thinner
Einzeldrähten 230 mit zweifachem Wickelumlauf erheblich günstiger darstellt, verglichen mit der axialen Baulänge der Antriebswelle 44, die sich einstellen würde, falls ein dickerer Wicklungsdraht - vergleiche Darstellung gemäß Figur 4, Position 226 - Verwendung fände. Die im rechten Teil der Figur 6 dargestellte Wckelkopfgeometrie, die erhalten wird, wenn ein o relativ dünner Einzeldraht 230 mit einem Durchmesser von etwa 0,95 mm Verwendung  Single wires 230 with double winding circulation represents considerably cheaper, compared with the axial length of the drive shaft 44, which would set if a thicker winding wire - see Figure 4, position 226 - use would find. The Wckelkopfgeometrie shown in the right part of Figure 6, which is obtained when a o relatively thin single wire 230 having a diameter of about 0.95 mm use
findet, erhalten wird, stellt sich bei dieser Ausführungsvariante darüber hinaus ein wesentlich höherer Nutfüllfaktor der Wcklungsnuten 214 ein.  In addition, in this embodiment variant, a considerably higher slot fill factor of the taper grooves 214 arises.
In den Darstellungen gemäß den Figuren 7 und 8 sind eine Standardschleifenwicklung und 5 eine Wellenwicklung - vergleiche schematische Darstellung gemäß Figur 2 - einander In the illustrations according to FIGS. 7 and 8, a standard loop winding and 5 a wave winding - compare schematic representation according to FIG. 2 - are mutually connected
gegenübergestellt.  compared.
Bei der in Figur 7 dargestellten Schleifenwicklung ist - in abgewickelter Darstellung - ein Einzeldraht in mehreren Wndungen - vergleiche Positionen 206 und 208 - verbunden mit 0 entsprechenden Kommutatorlamellen 55 um die gleichen Ankerzähne geführt. In In the case of the loop winding shown in FIG. 7, a single wire in a plurality of walls (compare positions 206 and 208) is connected to 0 corresponding commutator bars 55 around the same armature teeth. In
alternierender Abfolge sind Nordpole 202 und Südpole 204 durch Wicklungsnuten 214 voneinander getrennt.  In alternating sequence, north poles 202 and south poles 204 are separated by winding grooves 214.
Bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsmöglichkeit einer Wellenwicklung sind in den5 Wicklungsnuten 214, welche jeweils einen Nordpol 202 von einem Südpol 204 trennen, innere Einzeldrähte eingebracht, die im Rahmen einer parallelen Bewicklung aufgebracht werden und aufgrund ihres geringeren Durchmessers im Bereich von unter 1 mm einen wesentlich erhöhten Nutfüllfaktor ermöglichen sowie die vorstehend im Zusammenhang mit Figur 6 axiale Baulänge der Wickelköpfe an den Stirnseiten des Lamellenpaketes 40 günstig beeinflussen, und insbesondere dazu beitragen, dass die axiale Baulänge der Antriebswelle 44 minimiert wird. In the case of the embodiment of a wave winding illustrated in FIG. 8, in the five winding slots 214 which each separate a north pole 202 from a south pole 204, internal single wires introduced, which are applied in the context of a parallel winding and due to their smaller diameter in the range of less than 1 mm allow a significantly increased Nutfüllfaktor and affect the above in connection with Figure 6 axial length of the winding heads on the front sides of the disk set 40 low, and contribute in particular to the axial length of the drive shaft 44 is minimized.
Im vorstehenden Zusammenhang sei darauf erwähnt, dass die erfindungsgemäß In the above context, it should be mentioned that the invention
vorgeschlagene Wellenwicklung 212 in 6-Pol-Ausführung 220 an einer 14-Nut-Geometrie 22 eines dementsprechend konfigurierten Ankers 37 im Wege der Flyer-Wckeltechnik aufgebracht wird. Bei der Anwendung der Flyer-Wckeltechnik wird eine Wicklung erzeugt, indem ein Wcklungsdraht über eine Rolle oder durch eine Düse, die sich an einem Flyer befindet, zugeführt wird, der in einem bestimmten Abstand zum zu bewickelnden Träger rotiert. Der Wicklungsdraht wird dabei durch die Welle des Flyers beispielsweise zugeführt. Zum Wickeln ist das zu bewickelnde Bauteil im Wckelbereich des Flyers zu fixieren. Der Flyer bewegt sich in der Regel auf einer fixen Kreisbahn, die in Verlegerichtung des Drahtes verschoben werden kann. Die Flyer-Wickeltechnik hat sich als eine Spulen-Wckeltechnik durchgesetzt, die insbesondere an Rotoren von elektrischen Maschinen, die schwere stanzpaketierte Bleche aufweisen, bewährt hat. Der Wckeldraht wird bei der Anwendung der Flyer-Wickeltechnik in der Regel über polierte Leitbacken hinweg in entsprechende proposed wave winding 212 in 6-pole design 220 is applied to a 14-groove geometry 22 of a correspondingly configured armature 37 by means of the Flyer Wckeltechnik. In the application of the Flyer-Wckeltechnik a winding is produced by a Waklungsdraht over a roll or through a nozzle, which is located on a flyer, is supplied, which rotates at a certain distance from the carrier to be wound. The winding wire is supplied by the wave of the flyer, for example. For winding, the component to be wound is to be fixed in the Wckel area of the flyer. The flyer usually moves on a fixed circular path, which can be moved in the laying direction of the wire. The flyer winding technology has established itself as a coil Wckeltechnik that has proven especially on rotors of electric machines that have heavy stanzpaketierte sheets. The Wckeldraht is in the application of Flyer-winding technology usually over polished Leitbacken away in appropriate
Wicklungsnuten 214, wie sie in den vorstehenden Figuren beschrieben sind, eingeführt.  Winding grooves 214, as described in the preceding figures introduced.

Claims

Elektrische Maschine, insbesondere Startervorrichtung (10) für eine Electric machine, in particular starter device (10) for a
Verbrennungskraftmaschine mit einem Anker (37), der eine Ankerwicklung (49) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwicklung (49) als Wellenwicklung (212) in einem zwischen zwölf und sechzehn Wckelnuten (214) aufweisenden Anker (37) ausgeführt ist.  Internal combustion engine with an armature (37) having an armature winding (49), characterized in that the armature winding (49) as a wave winding (212) in an armature (37) having between twelve and sixteen Wckelnuten (214) is executed.
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Electrical machine according to claim 1, characterized in that the
Wellenwicklung (212) aus einem dünnen Einzeldraht (230) mit einem Drahtdurchmesser von < 1 mm gewickelt ist  Wave winding (212) is wound from a thin single wire (230) with a wire diameter of <1 mm
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Electrical machine according to claim 1, characterized in that the
Wellenwicklung (212) der Spulenwickeltechnik„Flyer-Wckeltechnik" zweifach gewickelt hergestellt ist.  Shaft winding (212) of the coil winding technique "Flyer-Wckeltechnik" is made twice wound.
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein sich jeweils an den Stirnseiten eines Lamellenpaketes (40) ausbildender Wickelkopf (234) hinsichtlich seiner axialen Länge in Bezug auf eine Antriebswelle (44) der elektrischen Maschine (10) minimiert ist. Electrical machine according to claim 1, characterized in that a winding head (234) forming in each case on the end faces of a disk pack (40) is minimized with regard to its axial length with respect to a drive shaft (44) of the electric machine (10).
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Nutfülloder Kupferfüllfaktor der Wicklungsnuten (214) zwischen 20 % und 25 % liegt. An electric machine according to claim 1, characterized in that a groove fill or copper fill factor of the winding grooves (214) is between 20% and 25%.
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (37) insbesondere vierzehn Wckelnuten (214) aufweist. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the armature (37) has in particular fourteen wedge grooves (214).
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Electrical machine according to claim 1, characterized in that the
Wellenwicklung (212) des Ankers (37) in 6-Pol-Ausführung (222) beschaffen ist.  Wave winding (212) of the armature (37) in 6-pole design (222) is provided.
8. Verfahren zur Herstellung einer Ankerwicklung (49) für eine elektrische Maschine 8. A method for producing an armature winding (49) for an electrical machine
gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere einer  according to one or more of claims 1 to 7, in particular one
Startervorrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwicklung (49) als Wellenwicklung (212) aus dünnem Einzeldraht (230) pro Wickelumdrehung zweifach gewickelt wird. Starter device (10) for an internal combustion engine, characterized the armature winding (49) is wound twice as a wave winding (212) of thin individual wire (230) per winding revolution.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Einzeldraht (230) mit einem Durchmesser < 1 mm gewickelt wird. 9. The method according to claim 1, characterized in that a thin single wire (230) is wound with a diameter <1 mm.
10. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenwicklung (212) in Flyer-Wckeltechnik hergestellt wird. 10. The method according to claim 7, characterized in that the wave winding (212) is produced in Flyer-Wckeltechnik.
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