DE60029718T2

DE60029718T2 - Anker und Ankerblechzusammenbau für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor mit einem Kommutator

Info

Publication number: DE60029718T2
Application number: DE60029718T
Authority: DE
Inventors: Bononi, (IT), Elvio
Original assignee: Gate SRL
Current assignee: Gate SRL
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: IT1309097B1; ES2265319T3; EP1093208A2; EP1093208A3; ITTO990878A0; ITTO990878A1; DE60029718D1; EP1093208B1

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Anker für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor mit einem Kommutator vom Typ, der im einleitenden Teil des angeschlossenen Anspruchs 1 definiert ist. Ein solcher Anker ist aus der DE 109941 bekannt.
Bei einem Anker dieses Typs kann es sich beispielsweise um den inneren Rotor einer elektrischen Maschine oder um den Stator einer Maschine mit einem äußeren Rotor handeln. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Ankers dieses Typs, der solcherart geformt ist, dass die axiale Masse der End- oder Kopfabschnitte der Wicklungen der Ankerspule stark reduziert ist.
Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Anker erfüllt, dessen Haupteigenschaften im angeschlossenen Anspruch 1 definiert sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine bei dem Anker verwendbare Anordnung von Platten.
Weitere charakteristische Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor, welche rein anhand eines nicht einschränkend gedachten Beispiels dargelegt ist, und zwar unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, wobei:
1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine ist, der in einer Zwischenstufe bei der Bildung seiner Spule gezeigt wird,
2 den Rotor der 1 mit fertiggestellter Spule zeigt,
3 eine Vorderansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Rotors ist, und zwar in einer Zwischenstufe bei der Bildung seiner Spule,
4 den Rotor der 3 mit fertiggestellter Spule zeigt und
5 einen weiteren erfindungsgemäßen Rotor zeigt, und zwar komplett mit seiner Spule.
In 1 ist ein Rotor für eine elektrische Maschine, wie z.B. einen Gleichstrommotor mit einem Kommutator, mit R bezeichnet. Der Rotor umfasst eine Anordnung P von Platten, die eine im Wesentlichen zylindrische allgemeine Form aufweisen. In den Zeichnungen ist nur eine Endplatte der Anordnung zu sehen.
In der Anordnung von Platten P ist eine Mehrzahl von peripheren Längsvertiefungen gebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform umfassen diese Vertiefungen zwei diametral entgegengesetzte Gruppen von Vertiefungen, wobei jede Gruppe eine Länge aufweist, die der Hälfte des Außenumfang der Anordnung P entspricht.
Jede Gruppe von Vertiefungen umfasst insbesondere eine Anfangsvertiefung A, der (zumindest) eine benachbarte Vertiefung B1 nachfolgt, der wiederum eine Mehrzahl von weiteren Vertiefungen C nachfolgt.
In den beiden Gruppen von Vertiefungen des Rotors ist eine Spule gebildet, die durch eine Mehrzahl von Wicklungen gebildet ist, welche mit einem isolierten Leitungsdraht W geformt sind. Jede der beiden Gruppen von Spulen, die mit den beiden obenstehend beschriebenen Gruppen von Vertiefungen übereinstimmen, umfasst eine Mehrzahl von Wicklungen, die in den 1 und 2 mit M1-M10 bezeichnet sind.
Jede der Wicklungen M der Spule umfasst zwei längsgerichtete Wicklungsabschnitte a, b, die sich jeweils in verschiedenen Vertiefungen der Anordnung von Platten erstrecken, wobei diese Vertiefungen durch eine Zwischenvertiefung voneinander getrennt sind, sowie zwei End- oder Kopfabschnitte h der Wicklung, die sich über die Enden der Anordnung von Platten hinaus erstrecken. Jede Vertiefung des Rotors R beherbergt einen Längsabschnitt a der einen Wicklung und einen Längsabschnitt b einer anderen Wicklung.
In jeder Gruppe von Vertiefungen weist die Anfangsvertiefung A, die nachstehend als Spulen-Anfangsvertiefung definiert wird, einen radial innersten Abschnitt auf, der zwei Längsabschnitte zweier verschiedener Wicklungen unterbringen kann. Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, beherbergt jede Anfangsvertiefung A in ihrem radial innersten Abschnitt die Längsabschnitte b bzw. a der hier mit M9 bzw. M1 bezeichneten Wicklungen.
Jede Vertiefung B1 weist eine Tiefe auf, die geringer als jene der entsprechenden Anfangsvertiefung A ist. Die Vertiefungen C haben jedoch identische Querschnitte, die in entsprechenden radialen Richtungen geneigt sind. Jede Vertiefung C kann in ihrem radial äußersten Abschnitt einen Längsabschnitt a der einen Wicklung und in ihrem radial innersten Abschnitt einen Längsabschnitt b einer anderen Wicklung unterbringen. Bei der in 1 gezeigten Anordnung von Platten P beginnt die Bildung der Spule und folglich der verschiedenen Wicklungen in jeder Anfangsvertiefung A mit der Bildung der Wicklung M1, dann der Wicklung M2 und dann der Wicklung M3 und so weiter, und zwar in der durch die Pfeile F gekennzeichneten Bildungsrichtung der Spule. Insbesondere von einer Vertiefung A ausgehend, wird die Wicklung M1 zunächst mit dem isolierten Leitungsdraht gebildet, wobei sich deren Längsabschnitt a im radial innersten Abschnitt der Vertiefung A und deren
Längsabschnitt b im innersten Abschnitt der ersten Vertiefung C erstreckt. Nach Fertigstellung der Wicklung M1 wird dann die Wicklung M2 mit demselben Draht W oder mit einem anderen Drahtstück gebildet, wobei sich deren Abschnitt a in einer Position, die radial außerhalb der Wicklung M1 liegt, in der Vertiefung B1 erstreckt und sich deren Längsabschnitt b im radial innersten Abschnitt der zweiten Vertiefung C erstreckt.
Ausgehend von den beiden Anfangsvertiefungen A geht die Bildung der Wicklungen in der beschriebenen Art und Weise weiter, bis die Spule fertiggestellt ist, wie in 2 dargestellt. Wie in dieser Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich jede Wicklung M9 mit ihrem Längsabschnitt a im radial äußersten Abschnitt der entsprechenden vorletzten Vertiefung C und mit ihrem Längsabschnitt b im unteren Abschnitt einer Anfangsvertiefung A, welcher an den Abschnitt a der ersten Wicklung M1, die gebildet wurde, angrenzt.
Jede letzte Wicklung M10 erstreckt sich mit ihrem Längsabschnitt a im radial äußersten Abschnitt der letzten Vertiefung C und mit ihrem Längsabschnitt bin der Vertiefung B1, und zwar radial außerhalb der ersten Wicklung M1, die gebildet wurde.
Wie in 2 zu sehen ist, kommt es nach der Fertigstellung der Spule zu keiner Überlappung zwischen den End- oder Kopfabschnitten h der verschiedenen Wicklungen. Dies reduziert vorteilhafterweise die axiale Masse der Spule.
Bei der oberstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform erstreckt sich jede Wicklung M mit ihren jeweiligen Längsabschnitten a, b in verschiedenen Vertiefungen der Plattenanordnung, wobei diese Vertiefungen durch eine Zwischenvertiefung getrennt sind. Wie unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 ersichtlich, kann die Erfindung jedoch im Allgemeinen auf Spulen ausgedehnt werden, bei denen sich die Längsabschnitte jeder Wicklung in Vertiefungen erstrecken, die durch N Zwischenvertiefungen getrennt sind, wobei N größer als 0 ist. Wenn die beiden Längsabschnitte der Wicklungen in unmittelbar aufeinanderfolgenden Vertiefungen (N = 0) lokalisiert sind, treten bei der Positionierung der Wicklungen in einer solchen Art und Weise, dass zwischen deren Köpfen keine Überlappung entsteht, keine besonderen Probleme auf, wie tatsächlich leicht bestätigt werden kann.
Bei Wicklungen, deren Längsabschnitte sich in verschiedenen, durch N Zwischenvertiefungen getrennten Vertiefungen erstrecken, müssen der oder jeder Spulen-Anfangsvertiefung A daher im Allgemeinen N nebeneinanderliegende Vertiefungen nachfolgen, welche entsprechende Tiefen aufweisen, die geringer als jene der Anfangsvertiefung A sind und in Richtung F der Bildung der Spule fortlaufend abnehmen. Bei der unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform gilt N = 1. Weitere Ausführungsformen, bei denen N = 2 und N = 3 ist, werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben.
Obwohl bei den in den Zeichnungen dargestellten Beispielen die Vertiefungen in zwei Gruppen unterteilt sind, wobei jede eine Anfangsvertiefung A aufweist, gehören Ausführungsformen mit einer einzigen Gruppe von Vertiefungen und folglich mit nur einer Spulen-Anfangsvertiefung A in jedem Fall ebenfalls zum Umfang der vorliegenden Erfindung. Vom Gesichtspunkt des Auswuchtens des Rotors aus betrachtet, könnte eine Ausführungsform mit einer einzigen Spulen-Anfangsvertiefung jedoch zu Problemen führen. Ohne Frage treten solche Probleme nicht auf, wenn die Anordnung von Platten eine Mehrzahl von Gruppen von Vertiefungen des oberstehend erwähnten Typs aufweist, welche in gleichmäßigen Winkelabständen um den Umfang der Anordnung herum hintereinanderliegend angeordnet sind.
Diese Auswuchtungsprobleme treten naturgemäß nicht auf, wenn der Anker als Stator in einer elektrischen Maschine mit einem äußeren Rotor fungieren soll.
Die 3 und 4 zeigen einen Rotor R, dessen Spule zwei Gruppen von Wicklungen M1-M10 umfasst. Die Anordnung P von Platten weist zwei Spulen-Anfangsvertiefungen A auf, denen jeweils N = 2 nebeneinanderliegende Vertiefungen B1 und B2 nachfolgen, welche entsprechende Tiefen aufweisen, die geringer als jene der Anfangsvertiefung A sind und in Richtung F der Bildung der Spule fortlaufend abnehmen. Den Vertiefungen B1 und B2 folgt eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Vertiefungen C nach, welche Querschnitte aufweisen, die in entsprechenden radialen Richtungen geneigt sind, und zwar wiederum in Richtung F der Bildung der Spule.
Wie in 4 ersichtlich, befinden sich die Anfangswicklungen M1 in den radial innersten Positionen und erstrecken sich die letzten Wicklungen M9 und 10 radial außerhalb der Anfangswicklungen.
Auch bei dieser Ausführungsform ist die Spule ohne jedwede Überlappung zwischen den End- oder Kopfabschnitten h der verschiedenen Wicklungen gebildet.
5, in der bereits beschriebenen Teilen und Elementen dieselben alphanumerischen Bezugszeichen zugeordnet wurden, zeigt einen Rotor R, bei dem sich die beiden Längsabschnitte jeder Wicklung jeweils in verschiedenen, durch N = 3 Zwischenvertiefungen getrennten Vertiefungen erstrecken. Nach der oder jeder Spulen-Anfangsvertiefung A weist die Anordnung P von Platten N = 3 nebeneinanderliegende, mit B1, B2 und B3 bezeichnete Vertiefungen auf, welche entsprechende Tiefen haben, die geringer als jene der Anfangsvertiefung A sind und in Richtung F der Bildung der Spule fortlaufend abnehmen. Den Vertiefungen B1, B2 und B3 folgt eine Mehrzahl von Vertiefungen C nach, welche Querschnitte aufweisen, die in entsprechenden radialen Richtungen geneigt sind, und zwar in Richtung F der Bildung der Spule.
Natürlich können die Ausführungsformen und Konstruktionsdetails in Bezug auf jene, die rein anhand eines nicht einschränkend gedachten Beispiels beschrieben und veranschaulicht wurden, weitgehend abgewandelt werden, ohne dadurch vom in den angeschlossenen Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzuweichen, wobei das Prinzip der Erfindung dasselbe bleibt.

Claims

Anordnung von Platten (P) für einen Anker (R) einer elektrischen Maschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor mit einem Kommutator, welche eine im Wesentlichen zylindrische allgemeine Form aufweist und in welcher eine Mehrzahl von peripheren Längsvertiefungen (A, B, C) zum Unterbringen von Isolierdraht (W)-Wicklungen (M) einer Rotorspule gebildet ist, von denen jede zwei längsgerichtete Wicklungsabschnitte (a, b) umfasst, die jeweils in verschiedenen Vertiefungen der Anordnung von Platten (P) einzupassen sind, wobei diese Vertiefungen durch N Zwischenvertiefungen getrennt sind, wobei N größer als 0 ist, sowie zwei End- oder Kopfabschnitte (h), die sich über die Enden der Anordnung von Platten (P) hinaus erstrecken, wobei jede Vertiefung (A, B, C) einen Längsabschnitt (a) der einen Wicklung und einen Längsabschnitt (b) einer anderen Wicklung unterbringen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung von Platten (P) zumindest eine Gruppe von aufeinanderfolgenden Vertiefungen (A, B, C) aufweist, einschließlich: – zumindest einer Spulen-Anfangsvertiefung (A), deren radial innerster Abschnitt zwei Längsabschnitte (a, b) zweier verschiedener Wicklungen unterbringen kann, – N nebeneinanderliegender Vertiefungen (B1, B2, B3 ...), welche der Spulen-Anfangsvertiefung (A) in einer vorbestimmten Umfangsrichtung (F) nachfolgen und entsprechende Tiefen aufweisen, die geringer als jene der Anfangsvertiefung (A) sind und in dieser Richtung (F) fortlaufend abnehmen, und – einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Vertiefungen (C), welche den N nebeneinanderliegenden Vertiefungen (B1, B2, B3 ...) nachfolgen und Querschnitte aufweisen, die in entsprechenden radialen Richtungen geneigt sind, und zwar in dieser Umfangsrichtung (F).
Anordnung von Platten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Gruppen von Vertiefungen (A, B, C) des oberstehend erwähnten Typs aufweist, welche in gleichmäßigen Winkelabständen um den Umfang der Anordnung herum hintereinanderliegend angeordnet sind
Anker (R) für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor mit einem Kommutator, umfassend: eine im Wesentlichen zylindrische Anordnung von Platten (P) gemäß Anspruch 1 oder 2, eine Spule mit einer Mehrzahl von Wicklungen (M1-M10) aus isoliertem Leitungsdraht (W), von denen jede zwei längsgerichtete Wicklungsabschnitte (a, b) umfasst, die sich jeweils in verschiedenen Vertiefungen der Anordnung von Platten (P) erstrecken, wobei diese Vertiefungen durch N Zwischenvertiefungen getrennt sind, wobei N größer als 0 ist, sowie zwei End- oder Kopfabschnitte (h), die sich über die Enden der Anordnung von Platten (P) hinaus erstrecken, wobei jede Vertiefung des Ankers (R) einen Längsabschnitt (a) der einen Wicklung und einen Längsabschnitt (b) einer anderen Wicklung unterbringt, wobei die Anordnung solcherart ist, dass sich eine erste Wicklung (M1) der Spule mit einem Längsabschnitt (a) in den Boden der Spulen-Anfangsvertiefung (A) und mit ihrem anderen Längsabschnitt (b) in den Boden der ersten der aufeinanderfolgenden Vertiefungen (C) erstreckt und sich die N Wicklungen, die der ersten Wicklung (M1) in der Bildungsrichtung (F) der Spule räumlich vorangestellt sind, außerhalb der ersten Wicklung (M) radial erstrecken und jede einen Längsabschnitt (b) aufweist, der sich in einer der N nebeneinanderliegenden Vertiefungen (B1, B2, B3 ...) erstreckt.