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Wicklung aus Flachleitern für eine rotierende elektrische Maschine
mit scheibenförmigem Rotor und Stator
spalt ist ferner weitgehend homogen. Bei Wicklungen, die die ganze Fläche des Trägers
gleichmäßig bedecken, wird diese Homogenität bereits durch die Wicklungsanordnung
selbst gewährleistet; bei Wicklungen, die größere Flächenabschnitte frei lassen,
läßt sich die Homogenität durch geeignete Wahl des zwischen den Leitern angebrachten
magnetischen Materials leicht erreichen.
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Die Erfindung eignet sich für alle Wicklungsarten unabhängig davon,
ob sie einseitig oder doppelseitig ausgebildet sind.
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Es sei bemerkt, daß es an sich bekannt ist, Wicklungen für elektromagnetische
Systeme aus einem zugleich leitenden und magnetischen Material herzustellen. Es
handelt sich dabei um Systeme mit mindestens zwei Wicklungen, die derart ineinandergreifen,
daß jeweils eine Wicklung den Magnetkern für die andere Wicklung bildet. Es ist
offensichtlich, daß mit diesen bekannten Anordnungen das Problem der Erzielung eines
-sehr -kleinen und homogenen Luftspalts bei. Maschinen der eingangs angegebenen
Art -laicht gelöst wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine gemäß
der Erfindung ausgeführte Wicklung, Fig. 2 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Wellenwicklung, die notwendigerweise doppelseitig ausgebildet ist, Fig. 3
die Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Schleifenwicklung; die notwendigerweise
doppelseitig ausgeführt ist, Fig. 4 die Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Polwicklung und Fig. 5 die Hinteransicht der Wicklung von Fig. 4, falls diese
doppelseitig ausgebildet ist.
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Eine Wicklung der Art, bei der die Erfindung Anwendung findet, besteht
im allgemeinen aus einem dunen isolierenden Ring 1 (Fig. 1), aus zwei Leiternetzen
2 und 3, die an den entsprechenden Stellen durch leitende, durch das Isoliermaterial
1 hindurchgeführte Brücken 4 bzw. 5 verbunden sind. Das Isoliermaterial 1 kann je
nach den Erfordernissen dielektrisch oder magnetisch sein. In den meisten Fällen
bilden die Leiternetze 2 und 3 Halbwicklungen, wobei der elektrische Aufbau der
Gesamtwicklung durch die Verbindungen zwischen diesen Netzen definiert wird.
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Die von den Leiternetzen 2 und 3 gegebenenfalls nicht abgedeckten,
den Luftspalten zugewandten Flächenteile des isolierenden Ringes 1 sind durch ein
mit der Höhe der Flachleiter der Leiternetze abschneidendes, von den Leiternetzen
isoliertes magnetisches Material bedeckt.
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Erfindungsgemäß sind die Leiter und Brücken (welche auch über die
Ränder des Isoliermaterials 1 hinwgegehen können, anstatt durch dieses hindurchgeführt
zu sein) aus einem Material gebildet, das gleichzeitig elektrisch leitend und magnetisch
ist. Eisen oder eine Eisenlegierung ist hierfür besonders geeignet, weil sich diese
Stoffe von Natur aus für die Verfahren, die bei der Bildung von gedruckten Leitern
üblicherweise angewendet werden, ebensogut wie Kupfer eignen, aus dem bisher derartige
Wicklungen gebildet wurden. Diese Verfahren ergeben sich aus der üblichen Technik
der gedruckten Schaltungen und liegen außerhalb des Rahmens der Erfindung.
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Erfindungsgemäß kann die Wicklung auch so ausgebildet sein, daß sie
das Isoliermaterial 1 (das, wie gesagt, aus einem dünnen dielektrischen Material
oder aus einem elektrisch nichtleitenden magnetischen Material, wie Ferrit, bestehen
kann) praktisch vollständig bedeckt.
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Diese Bedingungen werden ohne weiteres bei den in Fig. 2 für eine
Wellenwicklung und in Fig. 3 für eine Schleifenwicklung angegebenen Wicklungsschemata
erfüllt. Jeder Leiter einer Halbwicklung wird dabei durch einen radialen Sektor
10 gebildet, der auf der einen und der anderen Seite in geneigte Abschnitte 11 nach
außen hin und 12 nach innen hin übergeht, die auch gekrümmt sein können. Diese Abschnitte
enden in sektorförmigen Kontaktstücken 13 bzw. 14. In den Schemata bezeichnen die
Linien und schwarzen Teile das Isoliermaterial und die Teile zwischen den Linien
den magnetischen Leiter.
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Die Wicklung von Fig. 2 ist eine Serienwellenwick lung mit 41 Windurgen
für eine vierpolige rotierende Maschine. Die Wicklung von Fig. 3 ist eine Schleifenwicklung
mit 42 Windungen, ebenfalls für eine vierpolige Maschine. Die Ausbildung der Rückseiten
ergibt sich sinngemäß, da die radialen Abschnitte sowie die Kontaktstücke einander
gegenüberliegen, während die geneigten Abschnitte auf den beiden Seiten entgegengesetzte
Richtungen haben, wie in den Zeichnungen durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
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Die Verbindungen zwischen den beiden Seiten erfolgen zwischen den
einander gegenüberliegenden Kontaktstücken. Derartige Wicklungen können für die
Rotoren angewendet werden, wobei dann die Bürsten in der Maschine so angeordnet
sind, daß sie auf dem einen oder anderen Kranz aus geneigten Abschnitten 11 bzw.
12, je nach Wunsch des Benutzers, schleifen. Die Wicklungen eignen sich auch für
die Statoren, wobei dann an einigen der Kontaktstücke 13 oder 14 geeignete Abgriffe
angebracht werden. Natürlich werden bei der Herstellung im Hinblick auf diese Abgriffe
einige der einander gegenüberliegenden Kontaktstücke nicht miteinander verbunden.
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Die in Fig. 4 gezeigte Wicklung ist eine Polwicklung für eine sechspolige
rotierende Maschine, und sie wird allgemein in dem Stator einer derartigen Maschine
verwendet. Sie besitzt sechs sektorförmige Flachspulen I bis VI, für die zur deutlicheren
Darstellung jeweils nur vier Windungen gezeigt sind. Jede sektorförmige Spirale
endet nach innen hin in einer Durchführung, die zur entgegengesetzten Seite des
Elementes verläuft. Diese Durchführungen sind mit einem Punkt bzw. einem Kreuz entsprechend
der üblichen Darstellung der Richtungen elektrischer Ströme bezeichnet. Bei dem
gezeigten Beispiel tritt der Strom bei 15 in die sektorförmige Spirale I ein und
verläßt diese über die Durchführung, die mit einem Punkt bezeichnet ist, von der
er auf der gegenüberliegenden Seite des Isoliermaterials zu der mit einem Kreuz
markierten Durchführung der sektorförmigen Spirale 1I gelangt. Er durchläuft daher
diese Spirale im entgegengesetzten Umlaufsinn in bezug auf den Umlaufsinn in der
sektorförmigen Spirale I. über den Außenleiter 17 wird der Strom dann zu der Spirale
III geleitet, welche er in einem Sinn durchläuft, der dem Umlaufsinn in der Spirale
1I entgegengesetzt ist, bis er zu der mit einem Punkt markierten Durchführung gelangt,
die den Strom über eine Verbindung auf der Rückseite zu der mit einem Kreuz bezeichneten
Durchführung in der Spirale IV leitet. Von hier wird der Strom über einen Außenleiter
18 zu der Spirale V gebracht, welche er bis zu der mit einem Punkt markierten Durchführung
in dieser Spirale durchläuft. Auf der Rückseite wird der Strom über die mit einem
Kreuz bezeichnete Durchführung in die Spirale VI geleitet, aus der er schließlich
bei 16 autsritt.
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Die Verbindungen auf der Rückseite können einfach ausgeführt sein,
da die Wicklung nur einseitig ausgebildet ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist es
aber im Hinblick auf die Ziele der Erfindung vorteilhaft, jede Wicklung zweiseitig
auszubilden; für diesen Fall ist in Fig. 5 die Rückseite der Wicklung von Fig. 4
dargestellt. Diese Rückseite enthält gleichfalls sechs sektorförmige Spiralen I'
bis VI', welche teilweise durch kreisbogenförmige Außenleiter 1T, 18' und 19' miteinander
verbunden sind. Das Wicklungsschema der beiden Seiten ist praktisch das gleiche
mit Ausnahme der Ausgangsklemmen und der Verbindung 19'. Bei der doppelseitigen
Schaltung werden die beiden Wicklungen von Fig. 4 und 5 auf die beiden Seiten des
Isoliermaterials so aufgebracht, daß
die Spiralen mit den gleichen
Bezeichnungen in der fertigen Wicklung übereinanderliegen, wobei dann der Umlaufsinn
des Stromes in jedem Paar der so miteinander verbundenen und übereinanderliegenden
Sektoren gleich ist.
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Diese Art von Polwicklung aus sektorförmigen, miteinander verbundenen
Spulen ergibt noch nicht von allein vollständige Bedeckung der Flächen des Elements
mit einem Material, das gleichzeitig magnetisch und leitend ist. Die Abschnitte
des isolierenden Trägers, welche von den Wicklungsleitern nicht bedeckt sind, werden
dann mit einem magnetischen Ergänzungsmaterial überzogen, damit die gewünschte Wirkung
erhalten wird. Die Dicke dieses Ergänzungsüberzugs entspricht derjenigen der Wicklungsleiter.
Der Überzug kann aus einem dielektrischen magnetischen Material, beispielsweise
Ferrit, oder aus einer Mischung von magnetischen Teilchen, die mit einem dielektrischen
Bindemittel getränkt sind, hergestellt werden, und er kann nach der Bildung der
Wicklung auf das Element aufgetragen werden. Der Überzug kann auch gleichzeitig
mit der Wicklung aufgedruckt werden, wobei er dann aus dem gleichen magnetischen
und leitenden Material wie die Wicklung gebildet wird. In diesem letzten Fall ist
es jedoch erforderlich, den Ergänzungsüberzug in geeigneter Weise zu unterteilen,
um die Bildung von Wirbelströmen darin zu verhindern.
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An Stelle einer Polwicklung mit sektorförmigen Spulen kann ebensogut
eine Wicklung aus mäanderförmigen Mehrfachspiralen in Betracht gezogen werden, die
Ende an Ende aneinandergefügt sind, so daß eine Mehrfachspirale wenigstens auf einer
Seite des Elements gebildet wird; die von dieser Spirale nicht bedeckten sektorförmigen
Abschnitte werden dann mit dem zuvor erwähnten Ergänzungsüberzug versehen.