Die Erfindung betrifft eine zylindermantelförmige Rotorspule für elektrische Maschinen, bei denen die Rotorspule im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems umläuft.
Derartige Rotorspulen werden vorzugsweise verwendet für elektrische Maschinen kleiner Leistung, die einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Trägheit aufweisen. Die Rotorspulen sind dabei gewöhnlich nicht auf einem Eisenteil aufgebracht, sondern bilden einen eisenlosen Anker.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Rotorspulen so abzuändern, dass die elektrischen Eigenschaften der damit hergestellten Maschinen verbessert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, dass die Windungen der Rotorspule aus zwei nebeneinanderliegenden Einzeldrähten bestehen. Ein derartiger Spulenaufbau ermöglich insbesondere bei Maschinen für niedrige Spannungen eine bessere Ausnutzung des Luftspaltraumes.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform sind die beiden nebeneinanderliegenden Einzeldrähte jeweils an den Schnittstellen mit einer Erzeugenden an den Stirnbereichen abgewinkelt. Dadurch wird eine Verdickung der Wicklungsköpfe vermieden.
Gemäss einer anderen Ausführungsform für Rotorspulen, deren Stirnbereiche aus dem Luftspaltraum hervorragen, liegen die beiden nebeneinanderliegenden Einzeldrähte mindestens an den Stirnbereichen überlappt. Derartige Rotorspulen lassen sich einfacher herstellen, und die geringfügige Verdikkung der Rotorspulen an den Stirnbereichen (Wicklungsköpfen) ist ohne Nachteil, da diese Stirnbereiche ausserhalb des Luftspaltraumes liegen und nicht an Teiles des Permanentmagnetsystems schleifen können.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Windungen jeweils in Gruppen zu mehreren in Umfangsrichtung der Rotorspule abwechselnd in einem oder dem entgegengesetzten Richtungssinn von Windung zu Windung nebeneinander versetzt liegen. Eine derartige Rotorspule ergibt einen gleichmässig dicken Wicklungsaufbau.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Rotorspule nach der Erfindung mit rautenförmigen Windungen.
Fig. 2 ist ein Wicklungsschema der Rotorspule nach Fig.
1. wobei die nebeneinanderliegenden, zusammengehörenden Einzeldrähte nicht überlappend geführt sind.
Fig. 3 zeigt ein Wicklungsschema einer anderen Rotorspule nach der Erfindung, bei der die nebeneinanderliegenden Einzeldrähte zick-zack-förmig von einem zum anderen Stirnbereich geführt sind und sich an den Umkehrstellen überlappen.
Fig. 4 ist eine Teilansicht eines Schnittes in der Durchmesserebene IV-IV von Fig. 1 einer weiteren abgeänderten Ausführungsform. bei der die Windungen pilgerschrittähnlich aufeinanderfolgen.
Die in Fig. 1 dargestellte Rotorspule besteht aus rautenförmigen Windungen, welche fischschuppenartig sich überlappend und in eine Zylindermantelfläche gekrümmt angeordnet sind. Die Windungen der Rotorspule sind aus jeweils zwei nebeneinanderliegenden Einzeldrähten 1 und la, 2 und 2a usw. gewickelt, wobei an drei gleichmässig im Abstand voneinander liegenden Umfangsstellen eines Stirnbereichs Anzapfungen vorgesehen sind. In der Figur sind aus perspektivischen Gründen nur zwei Anzapfungen 3 und 4 zu erkennen. Da von beiden Einzeldrähten zugleich eine Anzapfung hergestellt werden muss, umfasst jede Anzapfung zwei Anzapfungsschleifen, die jeweils zusammengeschaltet und mit einer Kollektorlamelle oder einem Schleifring der elektrischen Maschine verbunden werden.
Fig. 2 zeigt das Wicklungsschema der Rotorspule nach Fig. 1. Man erkennt, dass die rautenförmigen Windungen jeweils aus zwei nebeneinanderliegenden Drähten 5 und 6 gebildet sind, die an den Anzapfungen, zum Beispiel 3, zu einer Schleife geformt sind.
Da das Herstellen einer Wicklung gemäss Fig. 2 in manchen Fällen Schwierigkeiten bereitet. kann auch das einfacher zu realisierende Wicklungsschema nach Fig. 3 verwendet werden, bei dem die nebeneinanderliegenden Einzeldrähte sich an den Umkehrstellen der Stirnbereiche überlappen. Die Wicklung gemäss Fig. 3 enthält keine geschlossenen Windungen, sondern drei Abschnitte 7. 8, die von einem Stirnbereich 9 zum anderen Stirnbereich 10 der Wicklung verlaufen. Man erkennt zum Beispiel an der Umkehrstelle
11, dass die beiden Drähte sich an dieser überlappen.
Fig. 4 zeigt einen Teil eines Querschnitts in Durchmesserebene einer weiteren Ausführungsform einer Rotorspule nach der Erfindung. bei der die Windungen pilgerschrittähn lich aufeinanderfolgen. Die Rotorspule ist dreilagig, und die einzelnen Windungen. die beispielsweise gemäss Fig. 1 rautenförmig gestaltet sind, bestehen aus zwei Einzeldrähten.
Die zusammengehörigen Einzeldrähte sind in Fig. 4 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Wesen einer pilgerschrittähnlichen Wicklung besteht darin, dass diese in abwechselnden Vorschubrichtungen gewickelt ist.
Bei der Wicklung nach Fig. 4 sind jeweils vier zweidrähtige Windungen in einer Vorschubrichtung gewickelt, etwa die Windungen 21. 22, 23 und 24. sodann vier Windungen in der entgegengesetzten Vorschubrichtung, etwa 25, 26, 27 und 28, und dann wieder vier Windungen, etwa 29, 30 31 und 32, in der anfänglichen Vorschubrichtung, darnach vier
Windungen. etwa 33, 34. 35 und 36 in der entgegengesetzten Vorschubrichtung, usw. bis zum Wicklungsende.
Die in Fig. 4 dargestellte Wicklungsfolge ist insofern idealisiert, als die Lage der Windungen sich insbesondere bei Verwendung feiner Drähte nicht mathematisch genau nach dieser Struktur aufbaut. sondern mehr oder weniger zufällig davon abweicht. Der hin- und hergehende Verlauf der Vorschubrichtung bleibt jedoch erhalten.
Die Erfindung lässt sich für jede Art von Rotorspulen verwenden, die im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems umlaufen. Die Rotorspule nach der Erfindung lässt sich insbesondere bei Bemessung für niedrige Spannungen leichter herstellen als bekannte Rotorspulen und weist günstigere elektrische Eigenschaften auf.
PATENTANSPRUCH
Zylindermantelförmige Rotorspule für elektrische Maschinen, bei denen die Rotorspule im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Rotorspule aus zwei nebeneinanderliegenden Einzeldrähten (1, la; 2, 2a) bestehen.
UNTERANSPRÜCHE
1. Rotorspule nach Patentanspruch. dadurch gekennzeich net, dass die beiden nebeneinanderliegenden Einzeldrähte je weils an den Schnittstellen mit einer Erzeugenden an den Stirnbereichen abgewinkelt sind.
2. Rotorspule nach Patentanspruch. mit aus dem Luftspaltraum hervorragenden Stirnbereichen. dadurch gekennzeichnet, dass die beiden nebeneinanderliegenden Einzeldrähte mindestens an den Stirnbereichen überlappt liegen.
3. Rotorspule nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Windungen jeweils in Gruppen zu mehreren in Umfangsrich tung der Rotorspule abwechselnd in einem oder dem entgegengesetzten Richtungssinn von Windung zu Windung zueinander versetzt liegen.
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The invention relates to a cylinder jacket-shaped rotor coil for electrical machines, in which the rotor coil rotates in the air gap of a permanent magnet system.
Such rotor coils are preferably used for low-power electrical machines that have a high degree of efficiency and low inertia. The rotor coils are usually not attached to an iron part, but rather form an ironless armature.
The invention is based on the object of modifying such rotor coils in such a way that the electrical properties of the machines produced with them are improved.
The solution to this problem can be seen in the fact that the windings of the rotor coil consist of two individual wires lying next to one another. Such a coil structure enables better utilization of the air gap space, particularly in machines for low voltages.
According to a particular embodiment, the two individual wires lying next to one another are each angled at the interfaces with a generating line at the end regions. This avoids a thickening of the winding heads.
According to another embodiment for rotor coils, the end areas of which protrude from the air gap space, the two individual wires lying next to one another are at least overlapping at the end areas. Such rotor coils can be produced more easily, and the slight thickening of the rotor coils at the end areas (winding heads) is without disadvantage, since these end areas are outside the air gap and cannot rub against part of the permanent magnet system.
A further preferred embodiment consists in that the turns are each in groups of several in the circumferential direction of the rotor coil, alternately offset from one turn to the other in one or the opposite sense of direction. Such a rotor coil results in a uniformly thick winding structure.
The invention is additionally described below with reference to schematic drawings of several exemplary embodiments.
Fig. 1 is a perspective view of a rotor coil according to the invention having diamond-shaped windings.
Fig. 2 is a winding scheme of the rotor coil of Fig.
1. where the adjacent individual wires belonging together are not routed in an overlapping manner.
3 shows a winding diagram of another rotor coil according to the invention, in which the individual wires lying next to one another are guided in a zigzag shape from one end region to the other and overlap at the reversal points.
FIG. 4 is a partial view of a section in the diameter plane IV-IV of FIG. 1 of a further modified embodiment. in which the turns follow one another like a pilgrimage.
The rotor coil shown in Fig. 1 consists of diamond-shaped windings, which are arranged overlapping like fish scales and curved in a cylinder jacket surface. The windings of the rotor coil are each wound from two adjacent individual wires 1 and 1a, 2 and 2a etc., with taps being provided at three circumferential points of an end region that are evenly spaced from one another. In the figure, only two taps 3 and 4 can be seen for perspective reasons. Since a tap must be made from both individual wires at the same time, each tap comprises two tap loops, which are each interconnected and connected to a collector lamella or a slip ring of the electrical machine.
FIG. 2 shows the winding scheme of the rotor coil according to FIG. 1. It can be seen that the diamond-shaped windings are each formed from two adjacent wires 5 and 6, which are formed into a loop at the taps, for example 3.
Since the production of a winding according to FIG. 2 causes difficulties in some cases. The winding scheme according to FIG. 3, which is easier to implement, can also be used, in which the individual wires lying next to one another overlap at the reversal points of the end regions. The winding according to FIG. 3 does not contain any closed turns, but three sections 7, 8 which run from one end region 9 to the other end region 10 of the winding. One recognizes for example at the turning point
11 so that the two wires overlap at this one.
4 shows part of a cross section in the diameter plane of a further embodiment of a rotor coil according to the invention. in which the turns follow one another pilgrim step-like. The rotor coil has three layers and the individual turns. which are designed, for example, in a diamond shape according to FIG. 1, consist of two individual wires.
The individual wires that belong together are provided with the same reference symbols in FIG. 4.
The essence of a pilgrim step-like winding is that it is wound in alternating feed directions.
In the winding according to FIG. 4, four two-wire turns are wound in one feed direction, for example turns 21, 22, 23 and 24, then four turns in the opposite feed direction, for example 25, 26, 27 and 28, and then four turns again , about 29, 30, 31 and 32, in the initial feed direction, then four
Turns. about 33, 34, 35 and 36 in the opposite feed direction, etc. to the end of the winding.
The winding sequence shown in FIG. 4 is idealized insofar as the position of the turns is not built up mathematically precisely according to this structure, especially when using fine wires. but deviates from it more or less by chance. However, the back and forth course of the feed direction is retained.
The invention can be used for any type of rotor coil that revolves in the air gap of a permanent magnet system. The rotor coil according to the invention can be produced more easily than known rotor coils, especially when dimensioned for low voltages, and has more favorable electrical properties.
PATENT CLAIM
A cylinder jacket-shaped rotor coil for electrical machines in which the rotor coil rotates in the air gap of a permanent magnet system, characterized in that the windings of the rotor coil consist of two individual wires (1, 1a; 2, 2a) lying next to one another.
SUBCLAIMS
1. rotor coil according to claim. characterized in that the two adjacent individual wires are each angled at the interfaces with a generating line at the end regions.
2. rotor coil according to claim. with forehead areas protruding from the air gap. characterized in that the two individual wires lying next to one another overlap at least at the end regions.
3. rotor coil according to claim or one of the preceding subclaims, characterized in that the
Windings in groups of several in the circumferential direction of the rotor coil are alternately offset from one another in one or the opposite sense of direction from one turn to the next.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.