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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer zylindermantelförmigen, mehrlagigen Rotorwicklung für nutenlose Rotoren, insbesondere eisenlose Rotoren von elektrischen Maschinen, aus mindestens einem Draht, wobei der Draht auf einer Form von rautenförmigem Querschnitt gewickelt wird und diese Wicklung nach Abnehmen von der Form zu einem flachen Wickelband zusammengedrückt und dieses dann zu einer geschlossenen, kreiszylindermantelförmigen Rotorwicklung gebogen wird.
Bei vielen kleineren elektrischen Maschinen, insbesondere Gleichstrommaschinen, werden Rotoren verwendet, die lediglich eine zylindermantelförmige Wicklung aufweisen, die an einem Stimende mit der Welle der Maschine verbunden ist. Derartige glockenförmige Rotoren ergeben elektrische Maschinen mit hohem Wirkungsgrad und geringer Trägheit. Die zylindermantelförmigen Wicklungen dürfen jedoch eine bestimmte Dicke nicht überschreiten, da sie im Luftspalt der Statoranordnung der Maschine umlaufen.
Es ist bereits bekannt, derartige Wicklungen dadurch herzustellen, dass ein Draht Windung neben Windung liegend auf eine bestimmte Form gewickelt wird. Dieses Verfahren eignet sich für verhältnismässig dicke Drähte.
Bei Verwendung dünner Drähte treten erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn gewährleistet sein soll, dass die Drähte Windung neben Windung liegen. Wicklungen mit dünnen Drähten lassen sich daher mit erträglichem Aufwand nur als wilde Wicklung ausführen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dabei eine verhältnismässig unregelmässige Struktur und Dicke der Wicklung auftritt, so dass die fertige Wicklung unter anderem einen schlechten Füllfaktor aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einem mehr als zweilagigen Aufbau der Wicklung einen gleichmässigeren Aufbau derselben ergibt, einen besseren Füllfaktor derselben sowie eine verhältnismässig gleichbleibende Wicklungsdicke.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, dass der Draht mit abwechselnden Vorschubrichtungen auf die Form gewickelt wird, und dass in vorwärts gerichteter Vorschubrichtung und in rückwärts gerichteter Vorschubrichtung, von Wicklungsanfang und-ende abgesehen, mit einer für die jeweilige Richtung konstanten Gangzahl gewickelt wird.
Es ist zwar bereits bekannt, eine mehr als zweilagige Wicklung dadurch herzustellen, dass der Draht in aufeinanderfolgenden Vorschubrichtungen jeweils in einer kürzeren Länge gewickelt wird, so dass sich ein aus trapezförmigen Wicklungsabschnitten bestehender Wicklungsaufbau ergibt. Ein derartiger Wicklungsaufbau ist jedoch nur gewählt, um den Eisenkern mit der darauf befindlichen Wicklung an diskreten Stellen, nämlich an den aneinandergrenzenden Fusspunkten benachbarter Wicklungsabschnitte durchtrennen zu können, ohne dass die Wicklung allzusehr beschädigt wird. Der Zweck eines derartigen Wicklungsverfahrens besteht darin, verschiedene Längen des Eisenkernes mit Wicklung abschneiden zu können, um daraus unterschiedlich grosse Ringkerne herzustellen, zur Verwendung als Rotoren für elektrische Maschinen.
Eine durch dieses Verfahren hergestellte Wicklung ergibt jedoch keinen guten Kupferfüllfaktor und keine gleichmässige Wicklungsdicke.
Die Verwendung der vorstehend genannten bekannten Wicklungsart bei dem eingangs genannten Verfahren, bei dem die Ankerwicklung zunächst in Form einer einlagigen Zylinderwicklung auf einem Kern hergestellt wird und diese Wicklung sodann zu einem flachen Wicklungsband mit in zwei Ebenen liegenden Ankerleitern gekippt wird, ist nicht naheliegend gewesen, da die bisher veranstalteten Versuche, eine derartige Wicklung mehrlagig auszuführen, nicht zu einer Lösung der dem Anmeldungsgegenstand zugrundliegenden Probleme geführt haben.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer zylindermantelförmigen mehrlagigen Wicklung, die gemäss dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist. Fig. 2 ist eine in die Ebene abgewickelte Darstellung des Wicklungsquerschnittes der Wicklung von Fig. l an der Stelle 11 -11. Fig. 3 ist eine abgewickelte Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch einer abgeänderten Ausführungsform einer Wicklung. Fig. 4 zeigt ein flaches Wicklungsband. Fig. 5 zeigt das Wicklungsband nach dem Umlegen zu einem geschlossenen Zylindermantel.
Die in Fig. 1 dargestellte zylindermantelförmige Wicklung-l-weist rautenförmige Windungen-2-- auf, deren Kanten an den Stirn bereichen --3 und 3a--sowie in einer Durchmesserebene --4-- liegen, welche in der axialen Mitte der Wicklung liegt.
Die Wicklung weist an der Stirnseite--3a--drei Anschlüsse-5-auf, von denen lediglich zwei zu erkennen sind. Diese Anschlüsse dienen zum Verbinden der Wicklung mit den Lamellen eines Kollektors.
Die Fig. 1 ist stark schematisiert und dient lediglich dazu, die Gestalt einer Wicklung und deren Windungen zu zeigen.
Fig. 2 zeigt einen in eine Ebene abgewickelten Querschnitt längs der Linie Il-11 von Fig. 1. Man erkennt, dass die Wicklung aus drei Lagen aufgebaut ist.
Die Wicklung besteht aus einem durchlaufenden Draht-6-, welcher durchlaufend von einem Anfang
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Drahtes miteinander zu einem gemeinsamen Anschluss verbunden.
Aus dem eingezeichneten Pfeil erkennt man die Aufeinanderfolge der einzelnen Windungen. Es werden zuerst sechs Windungen in der einen Vorschubrichtung gewickelt, sodann fünf Windungen in der
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entgegengesetzten Richtung und danach zehn Windungen in der ursprünglichen Vorschubrichtung. In den Zeichnungen ist zu erkennen, dass beim Wickeln von diesen zehn Windungen vier Windungen --9-- als dritte Lage auf dem ersten Wicklungsabschnitt liegen, während sechs Windungen--10--als erste Lage in dem zweiten Wicklungsabschnitt liegen.
Anschliessend werden jeweils aufeinanderfolgend sechs Windungen--11--in der andern
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zur Hälfte die dritte Lage eines Wicklungsabschnittes und die erste Lage eines folgenden Wicklungsabschnittes bilden.
Natürlich werden praktisch beim Wickeln von dünnen Drähten keine so regelmässigen Wicklungsmuster erzielt, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, jedoch folgt der Draht im allgemeinen dem in Fig. 2 dargestellten pilgerschrittähnlichen Wicklungsverlauf.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht entsprechend Fig. 2, jedoch einer abgeänderten Wicklung, bei der der Draht, abgesehen von Wicklungsanfang und-ende, jeweils abwechselnd mit neun Windungen in der einen Vorschubrichtung und mit sechs Windungen in der andern Vorschubrichtung gewickelt ist. Man erkennt dabei den Verlauf des Drahtes in mehreren Stufen, wobei insgesamt fünf Drahtlagen gebildet sind. Auch zu diesem Ausführungsbeispiel sei gesagt, dass die Drähte praktisch nicht so regelmässig verlaufen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Je dünner der Draht ist, desto zufälliger werden sich die Windungen in Anlehnung an das in Fig. 3 dargestellte Muster legen. In jedem Fall ergibt sich jedoch eine wesentlich bessere Packung der Drähte als bei Anwendung bekannter Herstellungsverfahren.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wird zuerst eine zylindermantelförmige Wicklung, etwa nach dem in den Fig. 2 und 3 erläuterten Verfahren hergestellt, u. zw. auf einer Form mit rautenförmigem Querschnitt, und diese Wicklung sodann zu einem flachen Wicklungsband flachgepresst, das in Fig. 4 dargestellt ist.
Dieses Wicklungsband wird sodann gemäss Fig. 5 zu einer Kreiszylindermantelform mit den Enden sich überlappend zusammengerollt, wodurch schliesslich die in Fig. 1 dargestellte Wicklung entsteht.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders zum Herstellen von Wildwicklungen aus dünnen Drähten, d. h. von Wicklungen, bei denen nur annähernd eine bestimmte Wicklungsstruktur vorhanden ist.
Durch bestimmte Wahl der Vorschubgeschwindigkeit im Verhältnis zum Durchmesser des verwendeten Drahtes und durch Wahl der in den beiden Vorschubrichtungen aufgewickelten Windungen lässt sich die Struktur der Wicklung in weiten Grenzen variieren. Man kann insbesondere Wicklungen herstellen, die eine vielfache Dicke des Drahtdurchmessers aufweisen.