EP0205459A1 - Scheibenläufer für eine elektrische axialluftspaltmaschine - Google Patents

Scheibenläufer für eine elektrische axialluftspaltmaschine

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Publication number
EP0205459A1
EP0205459A1 EP19850905396 EP85905396A EP0205459A1 EP 0205459 A1 EP0205459 A1 EP 0205459A1 EP 19850905396 EP19850905396 EP 19850905396 EP 85905396 A EP85905396 A EP 85905396A EP 0205459 A1 EP0205459 A1 EP 0205459A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
disc rotor
heads
rotor according
commutator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19850905396
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Ahner
Helmut HÄRER
Helmut Kreuzer
Siegfried Schustek
Ludger Verstege
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0205459A1 publication Critical patent/EP0205459A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K23/54—Disc armature motors or generators

Definitions

  • the invention is based on a disk rotor for an electric axial air splitting machine, in particular for a direct current motor, according to the preamble of claim 1.
  • a laminated disk rotor for DC motors with an axial air gap is already known (DE-AS 31 07 834), which consists of two or more metal disks arranged in pairs. The metal disks are punched out in such a way that each carries a large number of winding halves. Each pair of panes is laminated on both sides to a pane made of epoxy resin laminate. With such a type of disc rotor, however, there is a relatively large air gap between the excitation magnets of the DC motor Required if the cross section of the winding halves is chosen to be large enough to achieve a sufficient heat capacity of the disc rotor.
  • panes serving as conductors have a low heat capacity, so that even with brief overloads of the direct current motor, inadmissible heating occurs which can lead to the conductor becoming detached from the epoxy resin laminate.
  • the rotor of a known DC miniature motor (DE-AS 23 56 913) has a winding which is formed by a series of elementary coils, which partially overlap in such a way that the successive turns are offset at an angle are.
  • the winding wire is preferably provided with a thermoplastic coating and the turns are glued together by heating.
  • DE-AS 21 17 048 discloses a disk-shaped wave winding made of insulated wire for an electrical axial air gap machine, in which the wire is guided around an inner ring of pins and around an outer ring of pins in a specific winding step.
  • Pins are part of a winding teaching, which is poured together with the winding.
  • the wire armature is relatively thick due to the multiply intersecting conductors and the winding heads lying one above the other several times on the pins and therefore also causes a relatively large air gap in the axial air gap machine.
  • the disc rotor according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a thin disc is produced in a wire-wound design.
  • Armature winding is considerably simplified in that, due to the formation of the armature winding, the wire never has to be guided under wires which have already been laid during the continuous winding.
  • the distribution of the wires in two layers enables good heat dissipation, since all the wires are close to the surface.
  • the disc rotor according to the invention is therefore particularly well suited for highly dynamic drives with a small axial length and a short-term overload capability.
  • An advantageous embodiment of the invention results from claim 2.
  • the fact that the element sides lie close together on their smallest radius enables the greatest possible armature current coating to be achieved.
  • An advantageous embodiment of the invention also results from claim 3. Since the element heads are placed as narrowly as possible in the area of the outer winding head, the outer winding head as a whole has only a relatively small radial extension. The electrically active part of the armature winding, primarily the element sides, can thus be made very large in relation to the outer end winding.
  • the disc rotor has a constant thickness in the entire winding area.
  • the excitation magnets of the axial air gap machine, or their pole pieces, can thus also partially cover the outer element heads and thus enable higher torque generation or power output.
  • An advantageous embodiment of the invention also results from claim 7. Because of the folding of the element heads by approximately 90 to the rotor plane achieved by this configuration of the outer winding head, the moment of inertia is reduced, since the copper weight of the element heads is thus on a smaller radius of inertia. At the same time, by the element heads formed, the spatial structure of the armature winding, the so-called wire winding, is considerably stiffened, so that the wobble phenomena that are almost inevitable in a disk rotor and occur particularly when heated are significantly reduced. Preferably, only a part of the winding head formed by the element heads is bent. This is sufficient for stiffening the wire winding. The part of the outer end winding remaining on the same level as the element sides is used as an electrically active part.
  • the radially extending element sides can either form a flat disc as in the embodiment according to claim 4 or, as in the embodiment according to claim 5, a flat truncated cone.
  • a drum commutator allows finer lamination with a given diameter and has a favorable heat capacity and low ripple.
  • Fig. 1 is a plan view of a potted
  • FIG. 2 is a view of the disc rotor in the direction of arrow A in Fig. 1, - 6 -
  • FIG. 3 shows a plan view of two winding trains, each with three winding elements of an armature winding of the disk rotor in FIG. 1, with the winding wire being shown in a greatly enlarged form,
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of an axial air splitting machine with a disc rotor according to a further exemplary embodiment.
  • The. 'L shows schematically in plan view and in front Ver ⁇ Scheiben ⁇ shown pour runner has an armature coil 10 of insulated wire, so-called in Figure with an epoxy resin. Enameled wire, and a thereto angeringe- NEN drum commutator 11 or -Stromwender or
  • the drum commutator 11 is potted with the armature winding 10 after covering its commutator fins 12 or commutator bars with the armature winding 10 by means of an epoxy resin.
  • the disc rotor consisting of armature winding 10 and drum commutator 11 is seated on a rotor shaft 13 in a rotationally fixed manner.
  • the total or current turning step is 16, doubling time of the first "or the coil width be ⁇ transmits 7 and the second part step or Weg ⁇ step is 9.
  • the armature winding 10 is at 49 commutator segments 12 of the drum commutator 11 concluded reasonable, of which in Fig 1 the first commutator lamella is marked with 1 and the last commutator lamella with 49.
  • the armature winding 10 By connecting the armature winding 10 to the individual commutator bars 12, the armature winding 10 is divided into individual winding elements 14 which are electrically connected to one another. Three such winding elements 14, which follow one another in a winding train, are highlighted in FIG. 1 by reinforced line guidance. 3, such winding elements 14 are shown in the course of two successive winding trains. Each winding train has three winding elements 14 corresponding to the 6-pole version of the shaft winding. The first winding train begins at collector lamella 12 with number 1 and ends at collector lamella 12 with number 49, the second winding train begins accordingly with commutator lamella 12 with number 49 and ends with commutator lamella 12 No. 48.
  • Each winding element 14 has two spaced-apart, radially extending element sides 15, 16 and element elements 17, 18 angled therefrom, which connect the element sides 15, 16 at the end.
  • the element heads 17, 18 can be divided into two partial heads 171, 172 and 181, 182, respectively.
  • the outer element heads 17 connect the element sides 15, 16 belonging to the same winding element 14, while the partial heads 181, 182 of the inner element heads 18 are each connected to the part heads 181, 182, of the winding elements 14 neighboring in the course of a winding train.
  • the transition points of the partial heads 181, 182 belonging to adjacent winding elements 14 are connected to the commutator bars 12 via taps 23. As shown schematically in FIG.
  • the element sides 15, 16 and the outer element heads 17 lie in only two superimposed winding layers 19, 20, the element sides 15, 16 each being radially aligned.
  • the wire is guided in the winding course from the start of the winding (commutator lamella 12 with the number 1) to the end of the winding (commutator lamella 12 with the number 2) in such a way that the wire only in the area of the already existing wire assignment of the lower winding layer 19 in the course of the winding the upper winding layer 20 runs in the winding course and the layer transition lies in the area of the outer element heads 17.
  • the wire guide in the lower layer 19 is drawn out in FIG. 1 and the wire guide in the upper layer 20 is shown in broken lines.
  • This configuration of the armature winding 10 ensures that, during the continuous winding of the wire, the winding elements 14 never have to be guided under winding elements which have already been laid.
  • the lower winding layer 19 is filled in the area of the element sides 15, 16, the upper winding layer 20 is covered with element sides 15, 16.
  • the last winding pull ultimately lies completely in the upper winding layer 20.
  • the view of the disc edge of the disc rotor shown in FIG. 2 illustrates that also in the region of the outer element heads 17 the insulated wire only ever changes between the two winding layers 19 and 20.
  • the completed armature winding 10 thus forms a disc with the in the areas of the element sides 15, 16 and the outer element heads 17
  • the element sides 15, 16 in both winding layers 19, 20 run in parallel planes which either run at right angles to the rotor axis 13 or - as shown in FIG Form truncated cone.
  • the outer winding head 24 formed by the outer element heads 17 is aligned with the planes spanned by the element sides 15, 16.
  • the armature winding 10 is thin on both sides; Resin-impregnated reinforcing fabric covered, the representation of which is omitted here.
  • FIG. 3 shows, by way of example, the actual arrangement and configuration of the winding elements 14 for two winding trains lying next to one another.
  • the wire diameter has been chosen so large that the actual wire position is clear.
  • the radially extending element sides 15, 16 extend so far towards the center of the armature winding 10 that element sides 15, 16, which are adjacent to one another but belong to different winding elements 14, extend in a winding layer 19, 20 at the bending points 21, 22 of the inner element heads 18 or partial heads 181, 182. almost touch.
  • the element sides 15, 16 thus lie close together on their smallest diameter, so that the largest possible armature current coating is achieved. is enough.
  • the inner element heads 18 or partial heads 181, 182 initially form approximately a right angle with the element sides 15, 16 and then run approximately at a constant radius. As a result, adjacent inner element heads 18 are partially one above the other. In the case of the complete armature winding 10, the inner element heads 18 therefore form a wire bundle, in which the commutator connections 23 of the element heads 18 lie on the radius of the element heads 18 and are drawn inwards only for the sake of clarity.
  • the outer element heads 17 or partial heads 171, 172 angled from the element sides 15, 16 of the winding elements 14 are first placed at an obtuse angle to the element sides 15, 16 and then guided in an arc or sickle-like manner.
  • the size of the angle and the subsequent crescent shape of the dividing heads 171, 172 are determined by the fact that neighboring dividing heads 171, 172 lie side by side with the smallest distance.
  • Adjacent partial heads 171 and 172, which belong to different winding elements, preferably touch at least along an element head section, as can be clearly seen in FIG. 3.
  • the exact geometry of the outer element heads 17 depends overall on the choice of the number of poles, the winding diameter and the spacing of the element sides 15, 16 from one another, i.e. So from the coil width.
  • the axial air splitting machine seen in longitudinal section in FIG. 4 has, in a known manner, a housing 30 and an excitation system arranged on the housing, of which two permanent magnetic poles in FIG. 4 - 11 -
  • the potted disc rotor 33 sits on a rotor shaft 13 'which is mounted twice in the housing 30.
  • the disc rotor 33 consists of a wire armature or armature winding 10 'and a drum commutator 11'. The one in the top
  • Armature winding 10 consists, however, in that at least a part of the winding head 24 'formed by the outer element heads 17' forms an annular jacket 34 'extending in the direction of the rotor shaft 13', which means that a part of the outer winding elkofpes 24 'opposite the active part of the Element sides 15,16 is folded over by about 90 °.
  • the direction of extension of the ring jacket 34 is directed away from the drum commutator 11 '.
  • the active part of the armature winding 10 ' that is to say the element sides 15, 16 and the remaining, not folded-over part of the winding head 24', has a disk shape, which means that the radial element sides 15, 16 lie in two planes lying parallel one above the other , which are aligned transversely to the rotor shaft 13 '.
  • the active part of the armature winding 10 ' can, as in the disc rotor in Fig. 2 as a cone truncated ⁇ extremely small height are formed.
  • a face commutator can also be provided instead of a drum commutator.
  • a finer lamella division can be carried out on a drum commutator, which results in a " lower torque ripple". results.
  • Another characteristic of a drum commutator is a more favorable heat capacity.
  • the armature winding can also be designed as a coil winding with a number of turns w> l instead of a rod winding as shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Dc Machiner (AREA)

Description

Scheibenläufer für eine elektrische Axialluf spaltmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Scheibenläufer für eine elektrische Axialluftspaltmaschine, ins¬ besondere für einen Gleichstrommotor, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Es ist bereits ein laminierter Scheibenläufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt bekannt (DE-AS 31 07 834) , der aus zwei oder mehreren, paar- weise angeordneten Metallscheiben besteht. Die Metall¬ scheiben sind so ausgestanzt, daß jede eine Vielzahl von Windungshälften trägt. Jedes Scheibenpaar ist beiseitig auf eine Scheibe aus Ξpoxidharzlaminat auflaminiert. Bei einer solchen Bauform eines Schei¬ benläufers ist jedoch ein relativ großer Luftspalt zwischen den Erregermagneten des Gleichstrommotors erforderlich, wenn der Querschnitt der Windungs¬ hälften so groß gewählt wird, daß eine ausreichen¬ de Wärmekapazität des Scheibenläufers erreicht wird. Da zur Verbindung der einzelnen Windungs- hälften Schweißpunkte vorgesehen sind und diese auch bei sorgfältiger Ausführung fehlerhaft sein können, bestehen Bedenken an der Zuverlässigkeit eines solchen elektrischen Gleichstrommotors. Schließlich weisen die als Leiter dienenden Scheiben eine geringe Wärmekapazität auf, so daß bereits bei kurzzeitigen Überlastungen des Gleich¬ strommotors unzulässigeErwärmungen auftreten, die zur Ablösung der Leiter von dem Epoxidharzlaminat führen können.
Zur Vermeidung dieser Nachteile weist der Läufer eines bekannten Gleichstromkleinstmotors (DE-AS 23 56 913) eine Wicklung auf, die durch eine Reihe von Elementarspulen gebildet wird, die sich teilweise in der Weise überdecken, daß die aufein- anderfolgenden Windungen im Winkel gegeneinander- versetzt sind. Der Wicklungsdraht ist vorzugsweise mit einem thermoplastischen Überzug versehen, und die Windungen werden durch Erhitzen miteinander verklebt.
Weiter ist aus der DE-AS 21 17 048 eine scheiben¬ förmige Wellenwicklung aus isoliertem Draht für eine elektrische Axialluftpaltmaschine bekannt, bei welcher der Draht um einen inneren Kranz von Zapfen und um einen äußeren Kranz von Zapfen in einem bestimmten Wickelschritt geführt ist. Die
Zapfen sind,Bestandteil einer Wickellehre, die mit der Wicklung zusammen vergossen wird. Der bei einer solchen Wellenwicklung entstehende Drahtwickel oder
- 3 -
Drahtanker ist durch die sich mehrfach kreuzenden Leiter und durch mehrfach an den Zapfen überein- anderliegende Wickelköpfe relativ dick und bedingt dadurch auch einen relativ großen Luftspalt der Axialluftspaltmaschine.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Scheibenläufer mit den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegen¬ über den Vorteil, daß in drahtgewickelter Ausführung eine dünne Scheibe entsteht. Die Herstellung der
Ankerwicklung wird dadurch erheblich vereinfacht, daß aufgrund der Ausbildung der Ankerwicklung der Draht beim fortlaufenden Wickel nie unter schon vorher ge¬ legte Drähte geführt werden muß. Die Verteilung der Drähte in zwei Schichten ermöglicht eine gute Wärme¬ ableitung, da alle Drähte in der Nähe der Oberfläche liegen. Damit eignet sich der erfindungsgemäße Schei¬ benläufer besonders gut für hochdynamische Antriebe mit kleiner axialer Baulänge und kurzzeitiger Über- lastungsfähigkeit.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Ma߬ nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse¬ rungen des im Anspruch 1 angegebenen Scheibenläufers möglich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 2. Dadurch, daß die Element¬ seiten auf ihrem kleinsten Radius dicht an dicht lie¬ gen, läßt sich der größtmögliche Ankerstrombelag er¬ reichen. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er¬ gibt sich auch aus Anspruch 3. Da im Bereich des äußeren Wickelkopfes die Elementköpfe möglichst eng gelegt sind, hat der äußere Wickelkopf in seiner Gesamtheit nur eine realtiv geringe radiale Erstreckung. Damit läßt sich der elektrisch aktive Teil der Ankerwicklung, vornehmlich die Element¬ seiten, im Verhältnis zu dem äußeren Wickelkopf sehr groß machen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er¬ gibt sich auch aus Anspruch 5. Durch die Gestaltung des Scheibenläufers in Form eines flachen Kegel¬ stumpfes wird der Vorteil erzielt, daß bei ungleich¬ mäßiger Erwärmung des Scheibenläuf rs sich zwar der Winkel des Kegelstumpfes relativ zur Läuferachse geringfügig ändert, nicht jedoch dessen Rundheit.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er¬ gibt sich auch aus Anspruch 6. Durch diese Maßnahme weist - abgesehen von den inneren Elementköpfen - der Scheibenläufer im gesamten Wicklungsbereich eine konstante Stärke auf. Die Erregermagnete der Axialluftspaltmaschine, bzw. deren Polschuhe, können damit zum Teil auch die äußeren Elementköpfe über¬ decken und somit eine höhere Momenterzeugung bzw. Leistungsabgabe ermöglichen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 7. Wegen der durch diese Ausbil¬ dung des äußeren Wickelkopfes erzielten Umklappung der Elementköpfe um ungefähr 90 zur Läuferebene wird das Schwungmoment reduziert, da sich das Kupfergewicht der Elementköpfe damit auf einem kleineren Trägheitsradius befindet. Zugleich wird durch den von den Elementköpfen gebildeten Ringmantel das räumliche Gebilde der Ankerwicklung, der sog. Drahtwickel, erheblich versteift, so daß die bei einem Scheibenläufer fast unvermeidlichenund insbesondere bei Erwärmung auftretenden Taumelerscheinungen deutlich reduziert sind. Vorzugsweise wird dabei nur ein Teil des von den Elementköpfen gebildeten Wickelkopfes umgebogen. Dieser genügt für die Versteifung des Drahtwickels. Der in der gleichen Ebene wie die Elementseiten ver- bleibende Teil des äußeren Wickelkopfes wird als elektrisch aktiver Teil genutzt. Die radial ver¬ laufenden Elementseiten können dabei entweder wie in der Ausführungsform gemäß Anspruch 4 eine ebene Scheibe oder wie in der Ausführungsform gemäß An- spruch 5 einen flachen Kegelstumpf bilden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er¬ gibt sich auch aus Anspruch 12. Ein Trommelkommuta¬ tor erlaubt eine feinere Laminierung bei vorgegebenem Durchmesser und hat eine günstige Wärmekapazität und eine geringe Welligkeit.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines unvergossenen
Scheibenläufers für eine β-polige Axial- luftspaltmaschine, schematisch dargestellt.
Fig. 2 eine Ansicht des Scheibenläufers in Richtung Pfeil A in Fig. 1, - 6 -
Fig. 3 eine Draufsicht zweier Wicklungszüge mit jeweils drei Wicklungselementen einer Ankerwicklung des Scheibenläu¬ fers in Fig. 1 bei stark vergrößerter Darstellung des Wickeldrahtes,
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Axialluft¬ spaltmaschine mit einem Scheiben¬ läufer gemäß einem weiteren Ausfüh¬ rungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der in Fig. 'l schematisch in Draufsicht und vor Ver¬ gießen mit einem Epoxidharz dargestellte Scheiben¬ läufer weist eine Ankerwicklung 10 aus isoliertem Draht, sog. Lackdraht, und einen daran angeschlosse- nen Trommelkommutator 11 oder -Stromwender oder
-kollektor auf. Der Trommelkommutator 11 ist mit der Ankerwicklung 10 nach Belegen seiner Kommutator¬ lamellen 12 oder Stromwenderstege mit der Anker¬ wicklung 10 mittels eines Epoxidharzes vergossen. Der aus Ankerwicklung 10 und Trommelkommutator 11 bestehende Scheibenläufer sitzt drehfest auf einer Läuferwelle 13.
Die Ankerwicklung 10 ist als 6-polige eingängige Wel¬ lenwicklung als Stabwicklung mit der Windungszahl w=l ausgeführt. Der Gesamt- oder Stromwendeschritt beträgt 16, der erste " eilschritt oder die Spulenweite be¬ trägt 7 und der zweite Teilschritt oder der Schalt¬ schritt beträgt 9. Die Ankerwicklung 10 ist an 49 Kommutatorlamellen 12 des Trommelkommutators 11 ange- schlössen, von denen in Fig. 1 die erste Kommutator- lamelle mit 1 und die letzte Kommutatorlamelle mit 49 gekennzeichnet ist.
Durch das Anschließen der Ankerwicklung 10 an die einzelnen Kommutatorlamellen 12 wird die Anker- Wicklung 10 in elektrisch miteinander verbundene einzelne Wicklungselemente 14 unterteilt. Drei sol¬ che in einem Wicklungszug aufeinanderfolgende Wick¬ lungselemente 14 sind in Fig. 1 durch verstärkte Strichführung hervorgehoben. In Fig. 3 sind solche Wicklungselemente 14 im Verlauf von zwei aufeinander¬ folgenden Wicklungszügen dargestellt. Jeder Wicklungs¬ zug weist entsprechend der 6-poligen Ausführung der Wellenwicklung jeweils drei Wicklungselemente 14 auf. Der erste Wicklungszug beginnt bei der Kollektorlamel- le 12 mit der Nr. 1 und endet bei der Kollektorlamel¬ le 12 mit der Nr. 49, der zweite Wicklungszug beginnt entsprechend bei der Kommutatorlamelle 12 mit der Nr. 49 und endet bei der Kommutatorlamelle 12 mit der Nr. 48. Jedes Wicklungselement 14 weist zwei in Abstand voneinander angeordnete, radial verlaufende Elementseiten 15, 16 und davon abgewinkelte Ξlement¬ köpfe 17, 18 auf, welche die Elementseiten 15,16 end- seitig verbinden. Die Elementköpfe 17,18 sind in je¬ weils zwei Teilköpfe 171,172 bzw. 181,182 unterteilbar. Die äußeren Ξlementköpfe 17 verbinden die zu dem glei¬ chen Wicklungselement 14 gehörenden Elementseiten 15,16, während die Teilköpfe 181,182 der inneren Elementköpfe 18 jeweils mit den Teilköpfen 181,182, der im Verlauf eines Wicklungszuges benachbarten Wicklungselemente 14 verbunden sind. Die Übergangsstellen der benachbarten Wicklungselementen 14 angehörenden Teilköpfe 181,182 sind über Anzapfungen 23 an den Kommutatorlamellen 12 angeschlossen. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, liegen die Elementseiten 15,16 und die äußeren Element¬ köpfe 17 in nur zwei übereinanderliegenden Wicklungs¬ schichten 19,20, wobei die Elementseiten 15,16 je- weils radial ausgerichtet sind. Der Draht ist im Wicklungsverlauf vom Wicklungsanfang (Kommutator¬ lamelle 12 mit der Nr. 1) bis zum Wicklungsende (Kommutato lamelle 12 mit der Nr. 2 ) so geführt, daß der Draht ausschließlich im Bereich bereits vorhandenerDrahtbelegung der im Wicklungsverlauf unteren Wicklungsschicht 19 in der im Wicklungsver¬ lauf oberen Wicklungsschicht 20 verläuft und der Schichtübergang im Bereich der äußeren Elementköpfe 17 liegt. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 1 die Draht- führung in der unteren Schicht 19 ausgezogen und die Drahtführung in der oberen Schicht 20 strichliniert dargestellt. Durch diese Ausbildung der Ankerwicklung 10 wird erreicht, daß beim fortlaufenden Wickeln des Drahtes die Wicklungselemente 14 nie unter schon vor- her gelegte Wicklungselemente geführt werden müssen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegt der erste, stark ausgezogene Wicklungszug mit den drei Wicklungselemen¬ ten 14 vollständig in der unteren Wicklungsschicht 19. • In den dann folgenden Wicklungszügen wechselt der Wicklungsdraht nur im Bereich der äußeren Element¬ köpfe 17 an den Kreuzungsstellen mit den vorherge¬ legten Wicklungselementen 14 in die obere Wicklungs¬ schicht 20. Sobald im Bereich der Elementseiten 15,16 die untere Wicklungsschicht 19 ausgefüllt ist, wird die obere Wicklungsschicht 20 mit Εlementseiten 15,16 belegt. Der letzte Wicklungszug liegt letztlich voll¬ ständig in der oberen Wicklungsschicht 20. Die in Fig. 2 dargestellte Ansicht auf den Scheibenrand des Scheibenläufers verdeutlicht, daß auch im Bereich der äußeren Elementköpfe 17 der isolierte Draht immer nur zwischen den beiden Wicklungsschichten 19 und 20 wechselt. Die fertiggestellte Ankerwicklung 10 bildet damit in den Bereichen der Elementseiten 15,16 und der äußeren Elementköpfe 17 eine Scheibe mit der
Dicke von etwa zwei Drahtdurchmessern. Die Element¬ seiten 15,16 in beiden Wicklungsschichten 19,20 ver¬ laufen in parallelen Ebenen, die entweder rechtwinklig zur Läuferachse 13 verlaufen oder - wie in Fig.2 dar- gestellt ist - jeweils den Kegelmantel eines extrem flachen, zur Läuferachse 13 konzentrischen Kegel¬ stumpfes bilden. Der von den äußeren Elementköpfen 17 gebildete äußere Wickelkopf 24 fluchtet dabei mit den von den Elementseiten 15,16 aufgespannten Ebenen. Zur mechanischen Versteifung ist die Ankerwicklung 10 auf beiden Seiten von einem dünnen; kunstharzgetränkten Armiergewebe überzogen, auf dessen Darstellung hier ver¬ zichtet ist.
Im Unterschied zu dem in Fig. 1 schematisch dargestell- ten Wicklungsaufbau zeigt Fig. 3 beispielhaft für zwei nebeneinanderliegende Wicklungszüge die tatsächliche Anordnung und Ausbildung der Wicklungselemente 14. Da¬ bei ist der Drahtdurchmesser so groß gewählt worden, daß die tatsächliche Drahtlage deutlich wird. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, erstrecken sich die radial ver¬ laufenden Elementseiten 15,16 so weit zum Zentrum der Ankerwicklung 10 hin, daß in einer Wicklungsschicht 19,20 nebeneinanderliegende, aber verschiedenen Wicklungsele¬ menten 14 zugehörige Elementseiten 15,16 sich an den Abwinkelungsstellen 21,22 der inneren Elementköpfe 18 bzw. Teilköpfe 181,182. nahezu berühren. Damit liegen die Elementseiten 15,16 auf ihrem kleinsten Durchmesser dicht an dicht, so daß der größstmögliche Ankerstrombelag er- reicht wird. Die inneren Elementköpfe 18 bzw. Teil¬ köpfe 181,182 bilden zunächst etwa einen rechten Winkel mit den Elementseiten 15, 16 und verlaufen anschließend etwa auf konstantem Radius» Dadurch liegen benachbarte innere Elementköpfe 18 teil¬ weise übereinander. Bei der vollständigen Anker¬ wicklung 10 bilden die inneren Elementköpfe 18 daher ein Drahtbündel, bei welchem auch die Kommu¬ tatoranschlüsse 23 der Elementköpfe 18 auf dem Ra- dius der Elementköpfe 18 liegen und nur zur über¬ sichtlichen Darstellung nach innen gezeichnet sind.
Die von den Elementseiten 15,16 der Wicklungsele¬ mente 14 abgewinkelten äußeren Elementköpfe 17 bzw. Teilköpfe 171,172 sind zunächst in einem stumpfen Winkel zu den Elementseiten 15,16 gelegt und dann bogen- oder sichelartig geführt. Die Größe des Win¬ kels und der sich anschließende sichelförmige Verlauf der Teilköpfe 171,172 wird dadurch bestimmt, daß be¬ nachbarte Teilköpfe 171,172 mit geringstem Abstand nebeneinanderliegen. Vorzugsweise berühren sich be¬ nachbarte Teilköpfe 171 bzw. 172, die verschiedenen Wicklungselementen angehören, mindestens längs eines Elementkopfabschnittes, wie dies in Fig. 3 deutlich zu sehen ist. Die genaue Geometrie der äußeren Ele- mentköpfe 17 hängt insgesamt von der Wahl der Pol¬ paarzahl, des Wicklungsdurchmessers und des Abstandes der Elementseiten 15,16 voneinander, d.h. also von der Spulenweite, ab.
Die in Fig. 4 im Längsschnitt zu sehende Axialluft- spaltmaschine weist in bekannter Weise ein Gehäuse 30 und ein am Gehäuse angeordnetes Erregersystem auf, von dem in Fig. 4 zwei permanentmagnetische Pole zu - 11 -
sehen und mit 31 und 32 bezeichnet sind. Der vergossene Scheibenläufer 33 sitzt auf einer im Gehäuse 30 zwei¬ fach gelagerten Lauferwelle 13 ' . Der Scheibenläufer 33 besteht aus einem Drahtanker oder Ankerwicklung 10' und einem Trommelkommutator 11 ' . Die im oberen
Teil der Fig. 4 geschnitten dargestellte Ankerwick¬ lung 10' ist fast identisch mit der Ankerwicklung 10, wie sie in Fig. 1 - 3 dargestellt ist. Der einzige Unterschied zu dieser.Ankerwicklung 10 besteht jedoch darin, daß mindestens ein Teil des von den äußeren Elementköpfen 17 gebildeten Wickelkopfes 24' einen in Richtung der Lauferwelle 13 ' sich erstreckenden Ringmantel 34 bildet, was bedeutet, daß ein Teil des äußeren Wic elkofpes 24 ' gegenüber dem aktiven Teil der Elementseiten 15,16 um etwa 90° umgeklappt ist. Die Erstreckungsrichtung des Ringmantels 34 ist da¬ bei vom Trommelkommutator 11' weggerichtet. Der ak¬ tive Teil der Ankerwicklung 10', also die Element¬ seiten 15,16 und der verbleibende, nicht umgeklappte Teil des Wickelkopfes 24', weist Scheibenform auf, was bedeutet, daß die radialen Elementseiten 15,16 in zwei parallel übereinanderliegenden Ebenen liegen, die quer zur Lauferwelle 13' ausgerichtet sind. Der aktive Teil der Ankerwicklung 10' kann aber ebenso wie bei dem Scheibenläufer in Fig. 2 als Kegel¬ stumpf extrem kleiner Höhe ausgebildet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrie¬ benen Ausführungsbeispiele eines Scheibenläufers be¬ schränkt. So kann z.B. anstelle eines Trommelkommu- tators auch ein Plankommutator vorgesehen werden. Bei gleichem Außendurchmesser läßt sich jedoch bei einem Trommelkommutator eine feinere Lamellenunterteilung ausführen, wodurch sich eine "geringere Momentenwellig- keit ergibt. Weiteres Kennzeichen eines Trommel¬ kommutators ist eine günstigere Wärmekapazität. Die Ankerwicklung kann auch anstelle einer darge¬ stellten Stabwicklung als Spulenwicklung mit einer Windungszahl w>l ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche
1. Scheibenläufer für eine elektrische Axialluft- spaltmaschine, insbesondere für einen Gleich¬ strommotor, mit einer als Wellenwicklung ausge- führten Ankerwicklung aus isoliertem Draht und mit einem an der Ankerwicklung angeschlossenen Kommutator, dessen Kommutatorlamellen die Anker¬ wicklung in elektrisch verbundene Wicklungselemen¬ te unterteilt, die Elementseiten und davon abge- winkelte, diese jeweils endseitig verbindende äußere und innere Elementköpfe aufweisen, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Elementseiten (15,16) und die äußeren Element¬ köpfe (17) in nur zwei übereinanderliegenden Wicklungsschichten (19,20) angeordnet und die
Elementseiten (15,16) jeweils radial ausgerichtet sind und daß der Draht im Wicklungsverlauf von Wicklungsanfang (1) zum Wicklungsende ( 2 ) so ge¬ führt ist, daß der Draht ausschließlich im Bereich der Drahtbelegung der im Wicklungsverlauf unteren Wicklungsschicht (19) in der im Wicklungsverlauf oberen Wicklungsschicht (20) verläuft und der Schicht- - 1 _■
Übergang im Bereich der äußeren Elementköpfe (17) liegt.
2. Scheibenläufer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich die radial ausgerichteten Elementseiten (15,16) soweit nach innen erstrecken, daß in einer Wicklungsschicht (19,.20) nebeneinanderliegende, verschiedenen Wicklungs¬ elementen (14) zugehörige Elementseiten (15,16) sich an den Abwicklungsstellen (21,22) der inne- ren Elementköpfe (18) mindestens nahezu berühren.
3. Scheibenläufer nach Anspruch 1 oder 2, d ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußeren Elementköpfe (17) bogenartig ge¬ führt sind, vorzugsweise derart, daß in der gleichen Wicklungsschicht (19,20) liegende, verschiedenen Wicklungselementen (14) angehören¬ de benachbarte Elementköpfe (17) sich mindestens längs eines Elementkopfabschnittes berühren.
4. Scheibenläufer nach einem der Ansprüche 1 - 3 , d- a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Elementseiten (15,16) in beiden Wicklungs¬ schichten (19,20) in zwei rechtwinklig zur Läufer¬ achse (13) und parallel zueinander verlaufenden Ebenen liegen.
5. Scheibenläufer nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ξlementseiten (15,16) in beiden Wicklungs¬ schichten (19,20) in zwei parallel zueinander ver¬ laufenden Ebenen liegen, die jeweils den Kegelmantel eines extrem flachen, zur Läuferachse (13) konzen¬ trischen Kegelstumpfes bilden.
6. Scheibenläufer nach Anspruch 4 oder 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der von den äußeren Elementköpfen (17) ge¬ bildete Wickelkopf (24) mit den parallelen Ebenen der Elementseiten (15,16) fluchtet.
7. Scheibenläufer nach Anspruch 4 oder 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Teil des von den äußeren Ele¬ mentköpfen (17) gebildeten Wickelkopfes (241) einen in Richtung der Läuferachse (13') sich erstreckenden Ringmantel (34) bildet.
8. Scheibenläuf r nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erstreckungs- richtung des Ringmantels (34) vom Kommutator (11') weg verläuft.
9. Scheibenläufer nach einem der Ansprüche 1 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ankerwicklung (10;10') als Stab- oder Spulen¬ wicklung ausgebildet ist.
10. Scheibenläufer nach einem der Ansprüche 1 - 9, d a d u r c h g e k e n n .z e i c h n e t, daß die Ankerwicklung (10;10') mit einem kunstharz¬ getränkten Armierungsgewebe überzogen ist.
11. Scheibenläufer nach einem der Ansprüche 1 - 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kommutator (11;11') mit der Ankerwicklung (10;10') vergossen ist.
12. Scheibenläufer nach einem der Ansprüche 1 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kommutator als Trommelkommutator (11; 11') ausgebildet ist.
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