DE3546512A1 - Method for producing a wire coil - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtspule. Weiterhin betrifft die Erfindung die nach diesem Verfahren erhältlichen Drahtspulen. Schließlich betrifft die Erfindung eine Drahtspulenanordnung, die durch Ineinander anordnung mehrerer, elektrisch getrennter, erfindungsgemäß er zeugter Drahtspulen erhältlich ist.The invention relates to a method for producing a Wire spool. Furthermore, the invention relates to the after Procedure available wire spools. Finally, the concerns Invention a wire coil assembly by intermeshing arrangement of several, electrically separate, according to the invention wire coils is available.
Drahtspulen werden üblicherweise durch Wickeln erzeugt. Be stimmte Drahtspulenkonfigurationen lassen sich durch Form wickeln erhalten.Wire spools are usually produced by winding. Be agreed wire coil configurations can be shaped get wrap.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Draht spulen mit bestimmter Konfiguration bereitzustellen, nämlich mäanderförmige Drahtspulen in Zylinderkonfiguration. The object of the present invention is wire provide coils with a specific configuration, namely meandering wire coils in cylinder configuration.
Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung einer Draht spule, wobei ein endloser Draht zu einer ein- oder mehrlagigen Spule mit einer gewünschten Anzahl paralleler Windungen ge wickelt wird, besteht die erfindungsgemäße Lösung dieser Auf gabe darin, daß die gewickelte Spule zu einem Mäander verformt wird, dessen hin- und herführende Abschnitte untereinander parallel am Umfang eines Zylinders verlaufen.Starting from a method of making a wire coil, forming an endless wire into a single or multi-layer Coil with a desired number of parallel turns ge is wound, the solution according to the invention consists of this gave in that the wound coil deformed into a meander is, the reciprocating sections among themselves run parallel to the circumference of a cylinder.
Vorzugsweise verlaufen die hin- und herführenden Mäander abschnitte am Umfang eines Zylinders parallel zur Zylinder achse.The reciprocating meanders preferably run Sections on the circumference of a cylinder parallel to the cylinder axis.
Weiterhin wird die gewickelte Spule vorzugsweise zu einem Mäander mit einheitlicher Lückenbreite zwischen benachbarten, hin- und herführenden Mäanderabschnitten verformt.Furthermore, the wound coil is preferably one Meanders with a uniform gap width between neighboring, back and forth meandering sections deformed.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen mäander förmigen Drahtspulen in Zylinderkonfiguration sind hervor ragend für verschiedene Anwendungen geeignet, bei denen es auf eine niedrige Eigeninduktivität ankommt. Beispielsweise können die erfindungsgemäß erzeugten Spulen als Energiewandler in Generatoren, vor allem aber wegen ihrer kleinen elektrischen Zeitkonstanten als Antriebsspulen bei den verschiedensten mo torischen Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere ergeben die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen, mäander förmigen Drahtspulen in Zylinderkonfiguration einen hohen Füllfaktor im zylinderförmigen magnetischen Luftspalt einer elektrischen Maschine. Solche Mäanderspulen sind hervorragend für Hochfrequenzmaschinen geeignet. Dank der mäanderförmigen Anordnung fällt gegenüber herkömmlichen Spulen ein Wickelkopf weg, so daß die fertige Mäanderspule einen geringeren Ohm′schen Widerstand aufweist.The meanders obtainable by the process according to the invention shaped wire coils in cylinder configuration are apparent excellently suited for various applications where it low self-inductance is important. For example can use the coils generated according to the invention as energy converters in generators, but mainly because of their small electrical Time constants as drive coils for a wide variety of mo toric applications are used. In particular, result the meanders obtained by the process according to the invention shaped wire coils in cylinder configuration a high Filling factor in the cylindrical magnetic air gap electrical machine. Such meander coils are excellent suitable for high frequency machines. Thanks to the meandering Compared to conventional coils, a winding head falls away, so that the finished meander coil has a lower ohmic Exhibits resistance.
Für solche Anwendungen entscheidend sind die geraden, parallelen, im gleichen Abstand zueinander angeordneten, hin- und herfüh renden Mäander-Abschnitte der Mäanderspule, denn diese erzeu gen nach Gleichstromversorgung bei geeigneter Kommutierung ein, einen Permanentmagnetrotor antreibendes Moment, oder in diesen Abschnitten wird bei generatorischer Anwendung eine Wechsel spannung induziert, die von Bauweise und Drehzahl abhängig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet auch bei vergleichsweise kleinen Mäanderspulen in Zylinderkonfigura tion mit einem Durchmesser von lediglich einigen Zentimetern eine streng geometrisch parallele Anordnung aller Windungen entsprechend der Mäanderkonfiguration innerhalb der vorge sehenen Drahtlage(n), eine exakte Parallelführung aller hin- und herführenden Mäanderabschnitte und die gleiche Lücken breite zwischen hin- oder herführenden Mäanderabschnitten.The straight, parallel, arranged at the same distance from each other, back and forth meander sections of the meander coil, because these generate after DC power supply with suitable commutation, a moment driving a permanent magnet rotor, or in this Sections become a change when used as a generator voltage induced, depending on the design and speed is. The method according to the invention also ensures comparatively small meander coils in a cylinder configuration tion with a diameter of only a few centimeters a strictly geometrically parallel arrangement of all turns according to the meander configuration within the pre wire layer (s), an exact parallel guidance of all and leading meander sections and the same gaps width between meandering sections leading or going.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können einlagige oder mehrlagige mäanderförmige Drahtspulen in Zylinderkonfigu ration erzeugt werden. Hinsichtlich der Drahtlagenanzahl be stehen keine besonderen Beschränkungen, soweit die nachträg liche Verformung der vorher gewickelten Spule zu einem Mäander gewährleistet bleibt. Auch bei Spulen mit 5 oder 6 Drahtlagen tritt keine Veränderung der magnetischen Wirkungen ein. Bei spielsweise erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Her stellung einlagiger Drahtspulen in Zylinderkonfiguration mit einer streng zylinderförmigen Anordnung der einzigen Drahtlage. Alle hin- und herführenden Mäanderabschnitte be finden sich auf dem gleichen, einem bestimmten Radius ent sprechenden Umfang um die Zylinderachse herum; bei Bedarf können auch alle Wickelköpfe lediglich auf diesem Umfang an geordnet sein. Derartige Spulen können vorteilhaft in elektro nisch kommutierten, vielpoligen Gleichstrommotoren mit zylind rischem Luftspalt als Rotor- oder Statorwicklung verwendet werden, weil ein hohes Drehmoment in einem engen Luftspalt erzielbar ist. Single-ply or multilayer meandering wire coils in cylinder configuration ration are generated. With regard to the number of wire layers there are no special restrictions as far as the subsequent Liche deformation of the previously wound coil into a meander remains guaranteed. Also for coils with 5 or 6 wire layers there is no change in the magnetic effects. At for example, the method according to the invention allows the manufacture position of single-layer wire spools in cylinder configuration with a strictly cylindrical arrangement of the only Wire layer. All reciprocating meandering sections be can be found on the same, a certain radius speaking circumference around the cylinder axis; if necessary can all winding heads only on this scope be ordered. Such coils can be advantageous in electro nically commutated, multi-pole DC motors with cylinder air gap used as a rotor or stator winding because of high torque in a narrow air gap is achievable.
Weil das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von mäan derförmigen Drahtspulen in Zylinderkonfiguration mit präziser, stabilisierter Anordnung erlaubt, ist es möglich, zwei oder mehr Mäanderspulen so ineinander anzuordnen, daß sich sämt liche, parallelen, hin- und herführenden Mäanderabschnitte der elektrisch voneinander getrennten Mäanderspulen auf dem gleichen Zylinderumfang um die gemeinsame Zylinderachse herum befinden und damit gemeinsam bei entsprechender Kommutierung ein Drehfeld erzeugen. Lediglich im Bereich der Wickelköpfe tritt eine Überlappung auf, die jedoch außerhalb des magneti schen Luftspaltes einer elektrischen Maschine angeordnet werden kann. Eine solche Drahtspulenanordnung ist besonders zweck mäßig als Statorwicklung für einen elektronisch kommutierten, vielpoligen Gleichstrommotor mit zylindrischem Luftspalt, weil mit einer vergleichsweise einfachen Ansteuerschaltung eine exakte Kommutierung zur Erzeugung eines den Rotor antreibenden Magnetfeldes erzeugt werden kann.Because the method according to the invention the production of mäan shaped wire spools in cylinder configuration with precise, allowed stabilized arrangement, it is possible to two or to arrange more meander coils so that they all fit together Liche, parallel, back and forth meandering sections the electrically separated meander coils on the same cylinder circumference around the common cylinder axis and thus together with appropriate commutation generate a rotating field. Only in the area of the winding heads there is an overlap that is outside the magneti The air gap of an electrical machine can be arranged can. Such a wire coil arrangement is particularly useful moderately as a stator winding for an electronically commutated, multi-pole DC motor with cylindrical air gap because with a comparatively simple control circuit exact commutation to generate a rotor that drives the rotor Magnetic field can be generated.
Das Leitermaterial, die Stärke und die Querschnittsform des zum Herstellen der Drahtspule verwendeten Drahtes sind nicht besonders beschränkt. Es kommen übliche Leitermaterialien in Betracht, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium und in Sonder fällen auch Silber. Die Drahtstärke liegt im üblichen Bereich und kann beispielsweise von 0,01 mm, insbesondere von 0,1 mm bis zu einigen Millimetern reichen. Der Drahtquerschnitt kann rund oder eckig sein, beispielsweise quadratisch oder recht eckig sein. Mit einem quadratischen oder rechteckigen Leiter querschnitt läßt sich ein höherer Füllfaktor erzielen. Bei spielsweise erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Verar beitung von rechteckigem Draht zu einer einlagigen Mäanderspule in Zylinderkonfiguration, bei welcher der Draht mit seiner Hauptfläche radial zur Zylinderachse ausgerichtet ist. Hier durch kann ein besonders hoher Füllfaktor erzielt und ein homo genes Magnetfeld erzeugt werden. Auch sogenannter "Lametta-Draht" kann verwendet werden. The conductor material, the thickness and the cross-sectional shape of the wire used to make the wire spool are not particularly limited. Common conductor materials come in Consider, such as copper, aluminum and in special also cut silver. The wire gauge is in the usual range and can be, for example, from 0.01 mm, in particular from 0.1 mm range up to a few millimeters. The wire cross section can be round or angular, for example square or right be angular. With a square or rectangular conductor cross-section, a higher fill factor can be achieved. At for example, the method according to the invention allows processing Processing of rectangular wire into a single-layer meander coil in cylinder configuration, in which the wire with its Main surface is aligned radially to the cylinder axis. Here can achieve a particularly high fill factor and a homo generated magnetic field. Also called "tinsel wire" can be used.
Sofern eine solche Spule als Statorwicklung bei einem elek trisch kommutierten, vielpoligen Gleichstrommotor mit zylind rischem Luftspalt verwendet werden soll, kann die Spule je weils mit einer Drahtschmalseite an einem magnetischen Rück schlußteil angelegt, und die Spule in dieser Anordnung fixiert werden. Die fixierte Anordnung kann daraufhin abgedreht werden. Gegebenenfalls vorhandene, die Isolierung zwischen benachbar ten Windungen überbrückende Drahtfäden können durch Abätzen entfernt werden. Daraufhin kann erneut eine Lage Isoliermittel aufgebracht werden. Auf diese Weise wird eine optimal runde Mäanderspulenanordnung in Zylinderkonfiguration mit minimalem Abstand zur Rotorumlaufbahn erhalten.If such a coil as a stator winding in an elec tric commutated, multi-pole DC motor with cylinder air gap should be used, the coil can because with a narrow wire side on a magnetic back closing part created, and the coil fixed in this arrangement will. The fixed arrangement can then be turned off. If applicable, the insulation between adjacent Wire threads bridging the turns can be etched away be removed. Then another layer of insulation can be used be applied. In this way, an optimally round Meander coil arrangement in a cylinder configuration with minimal Get distance to rotor orbit.
Typischerweise wird ein isolierter Draht verwendet. Die in der Fachwelt üblichen Isoliermittel sind geeignet, wie etwa die verschiedenen Isolierlacke auf Kunststoffbasis oder Seide.An insulated wire is typically used. In the Isolation agents customary in the art are suitable, such as the various insulating varnishes based on plastic or silk.
In einigen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Leiter mit einem Doppelmantel zu beschichten, bei dem die Innenschicht in erster Linie der Isolierung dient, und die Außenschicht aus einem härtbaren Kunststoff besteht, der thermisch oder strahlungsinduziert ausgehärtet werden kann, und so eine be stimmte Mäanderspulenkonfiguration stabilisiert. Auch die Verwendung sog. Back-Lack-Drähte ist möglich.In some cases it may be appropriate to use the conductor to coat a double jacket, in which the inner layer primarily used for insulation, and the outer layer consists of a hardenable plastic that is thermally or radiation-induced can be cured, and so a be agreed meander coil configuration stabilized. Also the Use of so-called baked enamel wires is possible.
Auch die Anzahl der Windungen ist nicht besonders begrenzt. Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens voll zu nutzen, soll die fertige Mäanderspule wenigstens aus einigen geomet risch parallel angeordneten Windungen bestehen. Für die Ver wendung als Statorwicklung in einem elektronisch kommutierten, vielpoligen Gleichstrommotor mit zylindrischem Luftspalt wird die Windungszahl pro Drahtlage - abhängig von der Drahtstärke - vorzugsweise dahingehend gewählt, daß die Breite eines hin- oder herführenden Mäanderabschnittes kleiner als die Polbreite ist, weil sonst die parallelen Leiterabschnitte eines hin- oder herführenden Mäanderabschnittes stets dem Magnetfeld von zwei entgegengesetzten Magnetpolen ausgesetzt wären. Beson ders bevorzugt soll die Mäanderabschnittbreite die halbe Pol breite nicht übersteigen, weil dann mit einer vergleichsweise einfachen Schaltung eine exakte Kommutierung in den Null-Durch gängen zwischen zwei benachbarten Permanentmagnetpolen erreicht werden kann. In Abhängigkeit von den Leiterquerschnittsabmes sungen wird die maximale Anzahl Windungen in einer Drahtlage entsprechend gewählt. Bei beispielhaften Spulen für diese An wendung haben sich Windungszahlen von 15 bis 25 Windungen aus einem 0,15 bis 0,5 mm starken Draht bei einlagiger Drahtanord nung gut bewährt.The number of turns is also not particularly limited. In order to take full advantage of the method according to the invention, The finished meander coil should at least be geometry from a few coaxially arranged turns exist. For the Ver as a stator winding in an electronically commutated, multipole DC motor with a cylindrical air gap the number of turns per wire layer - depending on the wire thickness - preferably chosen such that the width of a back or originating meander section is smaller than the pole width, because otherwise the parallel conductor sections of one to or originating meander section always the magnetic field of would be exposed to two opposite magnetic poles. Especially the meandering section width should preferably be half the pole width does not exceed, because then with a comparative simple switching an exact commutation in the zero-through gears reached between two adjacent permanent magnet poles can be. Depending on the conductor cross-sectional dimensions the maximum number of turns in a wire layer chosen accordingly. With exemplary coils for this type turns have 15 to 25 turns a 0.15 to 0.5 mm thick wire with a single-layer wire arrangement well proven.
Zur Verformung einer gewickelten Spule zu einer Mäanderspule mit Zylinderkonfiguration können erfindungsgemäß verschiedene Maßnahmen vorgesehen werden.To deform a wound coil into a meander coil with cylinder configuration can be different according to the invention Measures will be provided.
Nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens kann eine zylinderförmig oder scheibenförmig gewickelte Spule beliebiger Konfiguration nach Stabilisierung der Win dungen in gegenseitig paralleler, lagenstabilisierter Anord nung zu einer Mäanderspule verformt werden. Die Ausführungs form kann mittels einer besonders einfachen Vorrichtung durch geführt werden, und es wird eine Mäanderspule erhalten, die am oberen und unteren Ende der geraden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte jeweils doppelte Spulenstärke aufweist. Die geometrisch parallele Anordnung aller Spulenwindungen ist besonders präzise, weil von einer bereits stabilisierten Spule ausgegangen wird, und im weiteren Verlauf keine nennenswerten, insbesondere keine unterschiedlichen mechanischen Spannungen in Längsrichtung des Drahtes auf die verschiedenen Windungen auftreten. Diese Ausführungsform ist besonders gut geeignet zur Herstellung von Mäanderspulen mit langen hin- und her führenden Mäanderabschnitten.According to a first embodiment of the Ver driving can be a cylindrical or disc-wound Coil of any configuration after stabilization of the win in a mutually parallel, position-stabilized arrangement be formed into a meander coil. The execution shape can by means of a particularly simple device and a meander coil will be obtained that at the top and bottom of the straight, back and forth Meander sections each have double coil thickness. The geometrically parallel arrangement of all coil turns is particularly precise because of an already stabilized coil is assumed, and in the further course no significant, especially no different mechanical stresses in the longitudinal direction of the wire on the different turns occur. This embodiment is particularly well suited for the production of meander coils with long back and forth leading meander sections.
Nach einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird aus dem endlosen Draht eine ringförmige Scheiben- oder Flachspule gewickelt, und diese zu einer mäanderförmigen Flachspule verformt. Wenigstens die hin- und herführenden Mäanderabschnitte werden daraufhin aus der ebenen Anordnung in die Zylinderkonfiguration gebracht.According to a second embodiment of the Ver the endless wire becomes a ring-shaped disc or flat coil wound, and this into a meandering Flat coil deformed. At least the back and forth Meander sections are then from the flat arrangement brought into the cylinder configuration.
Die Verformung einer noch nicht stabilisierten Flachspule zu einer mäanderförmigen Flachspule kann beispielsweise mittels einer Scheibenanordnung erfolgen, über deren ebene Hauptfläche eine Anzahl, auf einem Kreisumfang angeordnete Stifte vorstehen, die gegen Federdruck eine Strecke weit auf den Kreismittelpunkt zu verschieblich sind. Um diese Stifte herum wird - anliegend an die ebene Hauptfläche - eine ein- oder mehrlagige Flachspule mit der gewünschten Windungszahl gewickelt. Zwischen je zwei benachbarten Stiften läßt sich ein Keil eine größere Strecke weit auf den Kreismittelpunkt zu verschieben, welcher den dort befindlichen Drahtlagenab schnitt mitnimmt und in eine mäanderförmige Konfiguration am Umfang des Keiles bringt, wobei gleichzeitig die Stifte gefedert bis zu einem Anschlag nach innen auf den Kreismit telpunkt zu verschoben werden. Die Drahtlage(n) der resul tierenden mäanderförmigen Flachspule werden daraufhin in ihrer Anordnung festgehalten, und die Keile zurückgezogen.The deformation of a not yet stabilized flat coil to a meandering flat coil, for example by means of a pane arrangement, over the level Main surface a number, arranged on a circumference Protruding pins that stretch a distance against spring pressure the center of the circle are too displaceable. To these pens around it - adjacent to the flat main surface - a single or multi-layer flat coil with the desired number of turns wrapped. Between two neighboring pins a wedge a larger distance to the center of the circle to move which the wire layers located there takes away and in a meandering configuration brings on the circumference of the wedge, while the pins suspended up to a stop on the inside of the circle point to be moved. The wire layer (s) of the resul Tender meandering flat coil are then in held in place and the wedges retracted.
Die Verformung einer bereits stabilisierten Flachspule zu einer mäanderförmigen Flachspule ist beispielsweise mittels einer rotierbaren Zahnanordnung möglich, deren Zähne eine an die angestrebte Mäanderkonfiguration angepaßte Führungsnut aufweisen. In diese Führungsnut wird der zugeführte, stabi lisierte Flachspulenabschnitt von einem geeigneten Werkzeug hineingedrückt, beispielsweise den eingreifenden Zähnen einer weiteren Zahnanordnung oder von einer angepaßten, hin- und her verschieblichen Schloßanordnung.The deformation of an already stabilized flat coil a meandering flat coil is for example by means of a rotatable tooth arrangement possible, the teeth of which one the desired meandering configuration adapted guide groove exhibit. The supplied, stable is in this guide groove lized flat coil section of a suitable tool pressed in, for example the engaging teeth of one another tooth arrangement or from an adapted, back and forth forth movable lock arrangement.
Nach einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird aus einem endlosen Draht eine Zylinderspule ge wickelt. Diese Zylinderspule wird von einer Anzahl erster und zweiter Greifelemente gepackt und so längs eines virtuellen, sich verjüngenden Kegelstumpfabschnittes verschoben, daß si multan der Spulendurchmesser verringert und die geraden hin- und herführenden Mäanderabschnitte erzeugt werden. Diese Ver schiebung kann in der Querschnittsebene der Zylinderspule er folgen.According to a third embodiment of the Ver driving a solenoid is made from an endless wire wraps. This solenoid is made up of a number of first and second gripping elements packed and so along a virtual, tapered truncated cone section shifted that si multan the coil diameter is reduced and the straight and leading meander sections are generated. This ver can shift in the cross-sectional plane of the solenoid consequences.
Nach dieser Ausführungsform kann eine Mäanderspule in Zylinder konfiguration erhalten werden, bei welcher alle Wicklungen in ihrer Vorzugsebene bleiben. Auch die Wickelköpfe weisen ledig lich die Materialstärke der Spule auf. Zwischen allen, sich gegenüberliegenden, gegenseitig isolierten Wicklungsabschnit ten kann lediglich die Schrittspannung auftreten, so daß eine solche Spule insbesondere für den Betrieb mit höheren Spannun gen geeignet ist.According to this embodiment, a meander coil in cylinders configuration in which all windings in remain at their preferred level. The winding heads are also single Lich the material thickness of the coil. Between everyone, yourself opposite, mutually insulated winding section only the step voltage can occur, so that a such a coil especially for operation with higher voltages gene is suitable.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand be vorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:The invention will be described in more detail below preferred embodiments with reference to the drawings explained; the latter show:
Fig. 1 in schematischer Seitendarstellung eine Vor richtung zur Durchführung einer ersten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 1 shows a schematic side view of a device for carrying out a first embodiment of the inventive method;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der mit der Vorrichtung nach Fig. 1 erhältlichen Mäanderspule in Zylin derkonfiguration; Fig. 2 shows a section of the meander coil available with the device of Figure 1 in Zylin derkonfiguration.
Fig. 3a, 3b und 3c schematisch angedeutet verschiedene Stadien beim Erzeugen einer mäanderförmigen Flachspule aus einer ringförmigen Flachspule entsprechend einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; FIGS. 3a, 3b and 3c schematically various stages in forming a meander-shaped flat coil composed of an annular flat coil according to a second embodiment of the method according to the invention;
Fig. 4 am Umfang eines rohrförmigen Rückschlußteils einen Ausschnitt aus einer Mäanderspule in Zylinderkonfiguration, die nach Abwinklung der geraden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte aus der Flachspule nach Fig. 3c erhältlich ist; Fig. 4 on the circumference of a tubular yoke part a section of a meander coil in a cylinder configuration, which is available after bending the straight, reciprocating meander sections from the flat coil according to Fig. 3c;
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer U-förmigen Mäander spule in Zylinderkonfiguration, die aus einer mäanderförmigen Flachspule nach Fig. 3c erhält lich ist; Figure 5 shows a section of a U-shaped meandering coil in a cylinder configuration, which is obtained from a meandering flat coil according to Figure 3c Lich .
Fig. 6 und 7 in schematischer Darstellung weitere Alter nativen zur Verformung einer stabilisierten Flach spule zu einer mäanderförmigen Flachspule; Fig. 6 and 7 in a schematic representation of other alternative alternatives for the deformation of a stabilized flat coil to a meandering flat coil;
Fig. 8 anhand einer Schemazeichnung die Verformung einer Zylinderspule zu einer Mäanderspule in Zylinder konfiguration entsprechend einer dritten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 8 based on a schematic drawing, the deformation of a solenoid to a meander coil in a cylinder configuration according to a third embodiment of the inventive method;
Fig. 9 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung der Ausführungsform nach Fig. 8; und Figure 9 schematically shows a device for carrying out the embodiment of FIG. 8. FIG. and
Fig. 10 eine Drahtspulenanordnung aus zwei elektrisch ge trennten, ineinander angeordneten Mäanderspulen in Zylinderkonfiguration. Fig. 10 is a wire coil assembly of two electrically separated, nested meander coils in a cylinder configuration.
Die Fig. 1 zeigt eine Zahnanordnung zur Durchführung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Zahnanordnung 10 weist einen oberen Zahnkranz 11 und einen un teren Zahnkranz 15 auf, die aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar an einer gemeinsamen (nicht dargestellten) Halterung angebracht sind. Der obere Zahnkranz 11 weist eine Anzahl längs des Umfangs eines Zylinders angeordnete Zähne oder Zinnen 12 auf. Zwischen je zwei benachbarten Zähnen 12 befindet sich ein Sattel mit dem geraden absteigenden Flanken abschnitt 13 und dem geraden aufsteigenden Flankenabschnitt 14. Alle Flankenabschnitte 13 und 14 verlaufen unter einem 45°- Winkel zu einer Zylinderachselparallelen. Die Länge der Flan kenabschnitte 13, 14 ist an die herzustellende Mäanderspule angepaßt und beträgt das 1,4fache der Spulenbreite bzw. des hin- oder herführenden geraden Mäanderabschnittes. Ein bei spielhafter Zahnkranz 11 kann 40 Zähne 12 längs eines Kreises mit einem Durchmesser von 6 cm aufweisen. Der Zahnkranz 11 einschl. der Zähne 12 besteht aus einem vergleichsweise dünnen, stabilen Material, beispielsweise Aluminiumblech, und weist wenigstens im Bereich der Flankenabschnitte 13 und 14 abgerun dete Kanten auf, so daß eine Beschädigung des Leiterdrahtes vermieden wird. Fig. 1 shows a tooth arrangement for carrying out a first embodiment of the inventive method. This tooth arrangement 10 has an upper ring gear 11 and a lower ring gear 15 which are slidably fitted towards and away from one another on a common holder (not shown). The upper ring gear 11 has a number of teeth or pinnacles 12 arranged along the circumference of a cylinder. Between two adjacent teeth 12 there is a saddle with the straight descending flank section 13 and the straight ascending flank section 14 . All flank sections 13 and 14 run at a 45 ° angle to a cylinder axis parallel. The length of the flan kenabschnitte 13 , 14 is adapted to the meander coil to be produced and is 1.4 times the coil width or the forward or return straight meander section. A playful ring gear 11 can have 40 teeth 12 along a circle with a diameter of 6 cm. The ring gear 11 including the teeth 12 consists of a comparatively thin, stable material, for example aluminum sheet, and has at least in the region of the flank sections 13 and 14 rounded edges, so that damage to the conductor wire is avoided.
Der Zahnkranz 15 ist analog zum Zahnkranz 11 aufgebaut, wobei jedoch die Zähne 16 des Zahnkranzes 15 auf Lücke zu den Zähnen 12 angeordnet sind, sofern eine Mäanderspule in Zylinderkonfi guration angestrebt wird, deren hin- und herführende Mäander abschnitte parallel zur Zylinderachse verlaufen. Die Zähne 12 und 16 der Zahnkränze 11 und 15 sind voneinander weg gerichtet.The ring gear 15 is constructed analogously to the ring gear 11 , but the teeth 16 of the ring gear 15 are arranged on a gap to the teeth 12 , provided that a meander coil in cylinder configuration is sought, the reciprocating meander sections of which run parallel to the cylinder axis. The teeth 12 and 16 of the ring gears 11 and 15 are directed away from each other.
Zur Herstellung einer mäanderförmigen Drahtspule in Zylinder konfiguration mit dieser Zahnanordnung 10 kann von einer Flach spule oder einer Zylinderspule beliebiger Konfiguration ausge gangen werden, deren Länge der gestreckten Mäanderlänge entspricht. Beispielsweise kann zur Erzeugung der Ausgangsspule ein end loser Draht um zwei im ausgewählten Abstand zueinander ange ordnete Stifte zu einer Zylinderspule gewickelt werden. Diese Ausgangsspule wird stabilisiert, nämlich die einzelnen Windun gen in ihrer parallelen Anordnung zueinander fixiert, was bei spielsweise durch Tränken der gewickelten Spule mit einem aus härtbaren Kunstharz und nachfolgender Aushärtung erfolgen kann.To produce a meandering wire coil in a cylinder configuration with this tooth arrangement 10 can be started from a flat coil or a solenoid of any configuration, the length of which corresponds to the elongated meander length. For example, to produce the output coil, an endless wire can be wound around two pins arranged at a selected distance from one another to form a solenoid. This output coil is stabilized, namely the individual windings in their parallel arrangement fixed to each other, which can be done for example by soaking the wound coil with a hardenable synthetic resin and subsequent curing.
Nachdem der passende Abstand zwischen den beiden Zahnkränzen 11 und 15 eingestellt worden ist, wird ein Spulenabschnitt um die beiden Flankenabschnitte 13 und 14 eines Zahnes 12 herum gelegt, die anhängenden Spulenabschnitte daraufhin auf den gegenüberliegenden Zahnkranz 15 zugeführt und dort um die Flankenabschnitte des gegenüberliegenden Zahnes 16 herumge legt. In dieser Weise wird die Verformung der Ausgangsspule fortgesetzt, bis die gesamte Spulenlänge um die Zähne 12,16 der Zahnanordnung 10 herumgeschlungen ist. Das Aufbringen der letzten Spulenschleife kann dadurch erleichtert werden, daß dort die Höhe des letzten Zahnes vermindert ist, oder dieser letzte Zahn völlig fehlt.After the appropriate distance between the two ring gears 11 and 15 has been set, a coil section is placed around the two flank sections 13 and 14 of a tooth 12 , the attached coil sections are then fed onto the opposite ring gear 15 and there around the flank sections of the opposite tooth 16 laying around. In this way, the deformation of the output coil is continued until the entire coil length is wrapped around the teeth 12 , 16 of the tooth arrangement 10 . The application of the last coil loop can be facilitated by reducing the height of the last tooth there or by missing this last tooth completely.
Nachdem die gesamte Ausgangsspule in die Mäanderkonfiguration gebracht worden ist, kann der Abstand zwischen den beiden Zahn kränzen 11 und 15 geringfügig vergrößert werden, um die ein zelnen hinführenden Mäanderabschnitte 17 und herführenden Mäanderabschnitte 18 exakt gerade und streng parallel zur Zylinderachse auszurichten. Bei Bedarf kann die Spule in dieser Anordnung nochmals stabilisiert werden.After the entire output coil has been brought into the meandering configuration, the distance between the two toothed rings 11 and 15 can be increased slightly in order to align the individual leading meandering sections 17 and meandering sections 18 exactly straight and strictly parallel to the cylinder axis. If necessary, the coil can be stabilized again in this arrangement.
Daraufhin werden die Zahnkränze 11 und 15 aufeinander zu be wegt, bis die Wickelköpfe 19 die Zähne 12 bzw. 16 überragen, so daß die fertige Mäanderspule der Zahnanordnung 10 entnommen werden kann. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der danach erhaltenen mäanderförmigen Drahtspule 20 in Zylinderkonfiguration. Eine beispielhafte Mäanderspule 20 kann eine einlagige Drahtan ordnung mit 20 Windungen pro hin- und herführenden Mäanderab schnitten 17, 18 aufweisen, deren Länge ca. 20 mm beträgt.Then the sprockets 11 and 15 are moved towards each other until the winding heads 19 protrude from the teeth 12 and 16 , respectively, so that the finished meandering coil of the tooth arrangement 10 can be removed. FIG. 2 shows a section of the meandering wire coil 20 obtained thereafter in a cylinder configuration. An exemplary meander coil 20 can have a single-layer wire arrangement with 20 turns per reciprocating meander section 17 , 18 , the length of which is approximately 20 mm.
Die Mäanderspule 20 kann beispielsweise als Statorwicklung in einem elektronisch kommutierten, vielpoligen Gleichstrom motor mit zylindrischem Luftspalt verwendet werden. In einem solchen Falle wird die Mäanderspule 20 am Umfang eines ring förmigen Rückschlußteils aus magnetischem Material angeordnet, und dort schwingungsfrei befestigt, beispielsweise angeklebt. Der Bereich der Wickelköpfe 19 wird über den oberen bzw. un teren Rand des Rückschlußteils hinweg nach innen abgewinkelt, so daß lediglich die einlagigen geraden, zur Zylinderachse parallelen, hin- und herführenden Mäanderabschnitte 17 und 18 im magnetischen Luftspalt verbleiben. Auf diese Weise kann eine außerordentlich schmale Antriebsebene verwirklicht werden, die trotzdem ein hohes Drehmoment liefert.The meander coil 20 can be used, for example, as a stator winding in an electronically commutated, multi-pole direct current motor with a cylindrical air gap. In such a case, the meander coil 20 is arranged on the circumference of a ring-shaped yoke part made of magnetic material, and fastened there free of vibration, for example glued on. The area of the winding heads 19 is angled inward over the upper or un lower edge of the yoke part, so that only the single-layer straight, parallel to the cylinder axis, reciprocating meandering sections 17 and 18 remain in the magnetic air gap. In this way, an extremely narrow drive level can be achieved, which still delivers a high torque.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3a, 3b und 3c wird nachstehend eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer mäanderförmigen Drahtspule in Zylinder konfiguration erläutert.Referring to FIGS. 3a, 3b and 3c, a further embodiment of the inventive method for the preparation of a meandering wire coil in cylinder configuration is explained below.
Die Fig. 3a zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Scheiben anordnung 30, über deren eine ebene Hauptfläche eine Anzahl Stifte 31 hervorsteht. Die Stifte 31 sind längs eines Kreisum fangs angeordnet und innerhalb gerader Führungsbahnen 32 gegen einen Federdruck eine Strecke weit auf den Kreismittelpunkt zu verschieblich. Weiterhin ist die Scheibenanordnung 30 mit einer Anzahl Keilen 33 ausgerüstet, die längs entsprechender Führungs bahnen 35 in der Mitte zwischen zwei benachbarten Stiften 31 eine größere Strecke weit auf den Kreismittelpunkt zu verschieblich sind. Am Umfang jedes Keiles 33 ist eine Führungsnut 34 ausge spart, wobei Nuthöhe und -tiefe an die Abmessungen der herzu stellenden Spule angepaßt sind. Die Kontur jeder Führungsnut 34 entspricht der Konfiguration eines Mäanders, wobei der Wickel- Kopfbereich vorzugsweise rund geformt ist. Fig. 3a shows schematically a section of a disc assembly 30, whose a flat major surface a number of protruding pins 31. The pins 31 are arranged along a circumference and within a straight line 32 against a spring pressure to move a distance far to the center of the circle. Furthermore, the disc assembly 30 is equipped with a number of wedges 33, the tracks along corresponding guide 35 in the middle between two adjacent pins 31 a large distance to the center of the circle are displaceable. On the circumference of each wedge 33 , a guide groove 34 is saved, groove height and depth being adapted to the dimensions of the coil to be produced. The contour of each guide groove 34 corresponds to the configuration of a meander, the winding head region preferably being round.
Ein endloser Draht 36 wird - zumindest anfänglich an der ebenen Hauptfläche anliegend - um die Stifte 31 herumgewickelt, bis eine Flachspule 37 der gewünschten Drahtlagen- und Windungs zahl erzeugt ist. Daraufhin werden sämtliche Keile 33 gleich zeitig längs ihrer Führungsbahnen 35 auf den Kreismittelpunkt zu verschoben.An endless wire 36 is - at least initially adjacent to the flat main surface - wrapped around the pins 31 until a flat coil 37 of the desired number of wire layers and turns is generated. Then all the wedges 33 are simultaneously moved along their guideways 35 towards the center of the circle.
Die Fig. 3b zeigt schematisch das Ausmaß der Verformung der Flachspule 37, nachdem die angetriebenen Keile 33 eine be stimmte Strecke weit und die federgebremsten Stifte 31 eine geringere Strecke weit auf den Kreismittelpunkt zu verschoben worden sind. Die Verschiebung der Keile 33 und die davon ver ursachte Mitnahme der Stifte 31 wird fortgesetzt, bis die Flach spule 37 die in Fig. 3c dargestellte Mäanderkonfiguration ein genommen hat. In dieser Anordnung werden die Drahtlage(n) fest gehalten und daraufhin die Keile 33 zurückgezogen. Es wird eine mäanderförmige Flachspule 38 erhalten, die ausschnittsweise in Fig. 3c dargestellt ist. Durch Aufbringen und Aushärten eines geeigneten Bindemittels kann die Windungsanordnung der mäander förmigen Flachspule 38 stabilisiert werden. Fig. 3b shows schematically the extent of the deformation of the flat coil 37 after the driven wedges 33 a certain distance be and the spring-loaded pins 31 have been moved a smaller distance far to the center of the circle. The displacement of the wedges 33 and the entrainment of the pins 31 caused thereby continues until the flat coil 37 has taken the meandering configuration shown in FIG. 3c. In this arrangement, the wire layer (s) are held firmly and then the wedges 33 are withdrawn. A meandering flat coil 38 is obtained, which is shown in detail in FIG. 3c. The winding arrangement of the meandering flat coil 38 can be stabilized by applying and curing a suitable binder.
Daraufhin wird die mäanderförmige Flachspule 38 aus der Scheibenanordnung 30 entnommen und einer (nicht dargestellten) Stempel/Zylinder-Anordnung zugeführt. Sofern eine Mäanderspule in "einfacher" Zylinderanordnung gewünscht wird, werden die in neren Wickelköpfe 39 der mäanderförmigen Flachspule 38 auf der Stirnfläche des zylinderförmigen Stempels nahe an dessen Umfang angeordnet und eingespannt. Mittels eines passenden Hohlzylin ders, der in passendem Abstand längs des Stempels verschieblich ist, werden daraufhin die geraden, hin- und herführenden Mäan derabschnitte 42 und 43 der mäanderförmigen Flachspule 38 abgewinkelt und in die Zylinderkonfiguration gebracht. Bei Bedarf können daraufhin die restlichen Wickelköpfe 44 aus der Zylinderkonfiguration heraus abgewinkelt werden.The meandering flat coil 38 is then removed from the disk arrangement 30 and fed to a stamp / cylinder arrangement (not shown). If a meander coil in a "simple" cylinder arrangement is desired, the winding heads 39 of the meandering flat coil 38 are arranged and clamped on the end face of the cylindrical stamp close to the circumference thereof. By means of a suitable hollow cylinder, which is displaceable at a suitable distance along the stamp, the straight, reciprocating meander sections 42 and 43 of the meandering flat coil 38 are then angled and brought into the cylinder configuration. If necessary, the remaining end windings 44 can then be angled out of the cylinder configuration.
Im Einzelfall kann es zweckmäßig sein, als Stempel unmittelbar ein ringförmiges Rückschlußteil zu verwenden, und zur Erzeu gung der Zylinderkonfiguration die hin- und herführenden Mäander abschnitte 42 und 43 unmittelbar am Umfang dieses Rückschluß teils anzulegen. Die Fig. 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt der danach erhaltenen Anordnung. Ersichtlich befinden sich die geraden, parallelen, hin- und herführenden Mäanderabschnitte 42 und 43 der fertigen Mäanderspule 40 in Zylinderkonfiguration am Umfang eines ringförmigen Rückschlußteils 45. Die Wickel köpfe 39 und 44 sind abgewinkelt und befinden sich außerhalb der Zylinderkonfiguration.In individual cases, it may be expedient to use a ring-shaped yoke as a stamp, and to create the cylinder configuration, the reciprocating meander sections 42 and 43 directly on the circumference of this yoke. Fig. 4 schematically shows a section of the assembly obtained after that. As can be seen, the straight, parallel, reciprocating meander sections 42 and 43 of the finished meander coil 40 are in a cylinder configuration on the circumference of an annular yoke part 45 . The winding heads 39 and 44 are angled and are outside the cylinder configuration.
Nach einer alternativen Ausführungsform können die ausreichend lang gewählten Mäanderabschnitte einer mäanderförmigen Flach spule mittig auf der Stirnfläche eines Hohlzylinders mit pas sendem Durchmesser und ausreichender Wandstärke angeordnet werden.In an alternative embodiment, these can be sufficient long chosen meandering sections of a meandering flat coil in the middle of the end face of a hollow cylinder with pas Send diameter and sufficient wall thickness arranged will.
Die beidseitig über die Wandstärke hinausstehenden Abschnitte der Mäanderabschnitte werden daraufhin mittels eines passenden, ringförmigen Formteils mit U-förmigem Querschnitt abgewinkelt und am Innenumfang und am Außenumfang des Zylinders angelegt. Es resultiert eine U-förmige Mäanderspule (50) in im wesent lichen Zylinderkonfiguration, wie sie ausschnittsweise mit Fig. 5 dargestellt ist. Die Wickelköpfe 53 und 54 können aus der Zylinderkonfiguration heraus abgewinkelt werden. An einem ringförmigen Rückschlußteil 55 passender Abmessungen angelegt und befestigt, können die hin- und herführenden Mäanderab schnitte 51 und 52 dieser U-förmigen Mäanderspule 50 in "doppel ter" Zylinderkonfiguration innerhalb des Hohlraumes eines ring förmigen Permanentmagnet-Rotors mit U-förmigem Querschnitt eine besonders hohe EMK erzeugen. The sections of the meandering sections protruding on both sides beyond the wall thickness are then angled by means of a suitable, ring-shaped molded part with a U-shaped cross section and placed on the inner circumference and the outer circumference of the cylinder. It results in a U-shaped meander coil ( 50 ) in wesent union cylinder configuration, as shown in detail with FIG. 5. The winding overhangs 53 and 54 can be angled out of the cylinder configuration. On an annular yoke 55 of suitable dimensions and attached, the reciprocating meandering sections 51 and 52 of this U-shaped meander coil 50 in a "double ter" cylinder configuration within the cavity of a ring-shaped permanent magnet rotor with a U-shaped cross section a particularly generate high emf.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch andere Maßnahmen vorgesehen werden, um eine ringförmige und stabili sierte Flachspule zu einer mäanderförmigen Flachspule zu ver formen, die daraufhin in einem weiteren Arbeitsschritt in die Zylinderkonfiguration gebracht wird. Beispielsweise kann eine solche Verformung mit einer rotierbaren Zahnanordnung erfolgen, wie sie schematisch in Fig. 6 dargestellt ist. Ein Zahnrad 60 ist beispielsweise mit vier Zähnen 61 ausgerüstet, am deren Um fang eine Führungsnut 62 ausgespart ist. Höhe und Tiefe der Füh rungsnut 62 sind an die Drahtlagen- und Windungszahl der vorge fertigten Flachspule 63 angepaßt. Das Zahnrad 60 ist abschnitts weise um seine Achse drehbar, so daß sich stets ein Zahn 61 gegenüber der Formöffnung einer angepaßten Schloßanordnung 64 befindet. Die Kontur der Schloßanordnung 64 ist an einen Zahn 61 und die Flanken der beiden benachbarten Zähne des Zahnrades 60 angepaßt. Nachdem ein Zahn 61 in eine passende Stellung ver schwenkt worden ist, kann die Schloßanordnung 64 auf die Zahn anordnung 60 zu verschoben werden, so daß ein passend geführ ter Abschnitt der Flachspule 63 in die Führungsnut 62 hinein gedrückt wird und Mäanderkonfiguration annimmt. Daraufhin wird die Schloßanordnung 64 zurückgeführt, das Zahnrad 60 um einen weiteren Winkelabschnitt gedreht, und der mit der Mäanderkon figuration versehene Spulenabschnitt über einen Stift 65 vom Zahnrad 60 getrennt.Within the scope of the method according to the invention, other measures can also be provided in order to form an annular and stabilized flat coil into a meandering flat coil, which is then brought into the cylinder configuration in a further working step. For example, such a deformation can take place with a rotatable tooth arrangement, as is shown schematically in FIG. 6. A gear 60 is equipped, for example, with four teeth 61 , on the order of which a guide groove 62 is recessed. Height and depth of the Füh approximately groove 62 are adapted to the wire layer and number of turns of the pre-made flat coil 63 . The gear 60 is partially rotatable about its axis, so that there is always a tooth 61 opposite the mold opening of an adapted lock arrangement 64 . The contour of the lock arrangement 64 is adapted to a tooth 61 and the flanks of the two adjacent teeth of the gear 60 . After a tooth 61 has been pivoted ver into a suitable position, the lock arrangement 64 can be moved to the tooth arrangement 60 , so that a suitably guided portion of the flat coil 63 is pressed into the guide groove 62 and assumes a meandering configuration. Then the lock assembly 64 is returned, the gear 60 rotated through a further angular section, and the coil section provided with the meandering configuration is separated from the gear 60 by a pin 65 .
Die erhaltene, mäanderförmige Flachspule wird daraufhin nach einem der oben beschriebenen Verfahren zu einer mäanderför migen Drahtspule in Zylinderkonfiguration verformt.The meandering flat coil obtained is thereupon one of the methods described above for a meandering wire coil deformed in cylinder configuration.
Die Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere Möglichkeit zur Verformung einer ringförmigen Flachspule zu einer mäander förmigen Flachspule. Diese Vorrichtung umfaßt zwei Zahnräder 70 und 75 mit ineinander greifenden Zähnen 71 und 76. Wenig stens die Zähne 71 des einen Zahnrades weisen eine Führungsnut 72 zur Aufnahme der stabilisierten Flachspule auf. Die Kon figuration dieser Führungsnut 72 ist weitgehend an die ange strebte Mäanderform angepaßt. Die zu verformende Flachspule 73 wird in den Spalt zwischen zwei zusammenwirkenden Zähnen 71 und 76 eingeführt und beim gegenseitigen Abrollen der Zähne 71 und 76 in die Führungsnut 72 hineingedrückt. Über einen Stift 74 wird die mäanderförmige Flachspule aus der Führungs nut 72 herausgeführt und von der Vorrichtung entfernt. Fig. 7 shows schematically another way of deforming an annular flat coil into a meandering flat coil. This device comprises two gear wheels 70 and 75 with intermeshing teeth 71 and 76 . At least the teeth 71 of one gear have a guide groove 72 for receiving the stabilized flat coil. The con figuration of this guide groove 72 is largely adapted to the desired meandering shape. The flat coil 73 to be deformed is inserted into the gap between two interacting teeth 71 and 76 and pressed into the guide groove 72 when the teeth 71 and 76 roll together. The meandering flat coil is guided out of the guide groove 72 via a pin 74 and removed from the device.
Mit Bezugnahme auf Fig. 8 wird nachstehend das Konzept zur Verformung einer zylinderförmigen Spule zu einer mäander förmigen Spule in Zylinderkonfiguration erläutert. Im wesent lichen wird die anfänglich an einem Zylinderumfang 81 erzeugte Zylinderspule 80 von ersten Greifelementen 82 und zweiten Greif elementen 83 gepackt und längs eines virtuellen, sich verjün genden Kegelstumpfabschnittes 84 so verschoben, daß simultan der Spurendurchmesser verringert und die geraden, hin- und herführenden Mäanderabschnitte 85 und 86 der Mäanderspule 87 erzeugt werden. Bei der praktischen Realisierung dieser Alter native kann die Verschiebung längs der mittleren Querschnitts ebene der Zylinderspule erfolgen.The concept for deforming a cylindrical coil into a meandering coil in a cylinder configuration is explained below with reference to FIG. 8. In wesent union, the cylinder coil 80 initially produced on a cylinder circumference 81 is packed by first gripping elements 82 and second gripping elements 83 and moved along a virtual, tapering truncated cone section 84 such that the track diameter is simultaneously reduced and the straight, reciprocating meandering sections 85 and 86 of the meander coil 87 are generated. In the practical implementation of this alternative, the displacement can take place along the average cross-sectional plane of the solenoid.
Mit Bezugnahme auf Fig. 9 wird nachstehend eine dieses Konzept verwirklichende Wickelmaschine und die damit mögliche Verformung einer Zylinderspule zu einer Mäanderspule in Zylin derkonfiguration erläutert.With reference to FIG. 9, a winding machine realizing this concept and the possible deformation of a solenoid coil to a meandering coil in the cylinder configuration will be explained below.
Zu den wesentlichen mit Fig. 9 dargestellten Bestandteilen der Wickelmaschine 90 gehören eine Grundplatte 91, eine moto risch angetriebene Welle 92 und ein Vorschubapparat 93, der seinerseits die ersten Greifelemente 94, die zweiten Greif elemente 95 und Schieber 96 umfaßt. Im Abstand zur Welle 92 um diese herum sind in der Grundplatte 91 die Nuten 97 einer archimedischen Spirale ausgespart. Jedem Greifelement 94,95 ist je ein Schieber 96 zugeordnet, und eine Führungsnase 98 an jedem Schieber 96 vermag in diese Nuten 97 einzugreifen. To the essential components shown in FIG. 9 of the winding machine 90 include a base plate 91 , a motor-driven shaft 92 and a feed device 93 , which in turn comprises the first gripping elements 94 , the second gripping elements 95 and slider 96 . At a distance from the shaft 92 around it, the grooves 97 of an Archimedean spiral are recessed in the base plate 91 . A slider 96 is assigned to each gripping element 94 , 95 , and a guide lug 98 on each slider 96 can engage in these grooves 97 .
Die ersten Greifelemente 94 und die zweiten Greifelemente 95 sind alternierend am Umfang A eines Zylinders angeordnet und mit dem jeweils zugeordneten Schieber 26 über eine am Schie ber 26 schwenkbar angelenkte Halterung verbunden. Die Gesamt anzahl der ersten und zweiten Greifelemente 94, 95 entspricht der Anzahl der geraden hin- und herführenden Mäander-Abschnitte der angestrebten Mäanderspule. Die ersten Greifelemente 94 weisen an ihrem unteren Ende eine Führung auf, mit welcher sie längs der ersten, ansteigenden schiefen Ebene 99 geführt werden. Die zweiten Greifelemente 95 weisen an ihrem unteren Ende eine Führung auf, mit welcher sie längs der zweiten, ab steigenden schiefen Ebene 100 geführt werden. Bei diesen Füh rungselementen kann es sich beispielsweise um drehbare Rädchen 101 handeln.The first gripping elements 94 and the second gripping members 95 are arranged alternately on the circumference of a cylinder A and connected to the respective associated slider 26 via a slide 26 pivotally about the hinged bracket. The total number of first and second gripping elements 94, 95 corresponds to the number of straight back and forth meander sections of the desired meander coil. The first gripping elements 94 have a guide at their lower end, with which they are guided along the first, rising, inclined plane 99 . The second gripping elements 95 have a guide at their lower end, with which they are guided along the second, ascending, inclined plane 100 . These guide elements can be rotatable cogs 101 , for example.
Anfänglich sind Vorschubapparat 93 und Grundplatte 91 miteinan der gekoppelt und werden von der Welle 92 gemeinsam in Rota tion versetzt. Der über die Führungsrolle 103 zugeführte Draht 102 wird am Zylinderumfang A zu einer ein- oder mehrlagigen Zylinderspule 104 mit der gewünschten Anzahl Windungen gewic kelt. Die fertige Zylinderspule 104 wird in regelmäßigen Ab ständen alternierend von den ersten Greifelementen 94 und zwei ten Greifelementen 95 gepackt. Daraufhin werden Vorschubapparat 93 und Grundplatte 91 entkoppelt, der Vorschubapparat 93 an gehalten, und im Verlauf der weiteren Rotation der Grundplatte 91 greifen die Führungsnasen 98 der Schieber 96 in die der ro tierenden archimedischen Spirale folgenden Führungsnuten 97 ein und verschieben die einzelnen Greifelemente 94 und 95 gezielt nach innen auf die Welle 92 zu. Gleichzeitig gelangen die ersten Greifelemente 94 auf die erste, ansteigende schiefe Ebene 99 und werden von dieser nach oben geführt; ferner gelangen die zweiten Greifelemente gleichzeitig auf die zweite, absteigende schiefe Ebene 100 und werden von dieser nach unten geführt. Die Steigung der archimedischen Spirale ist an die Neigungen der schiefen Ebenen 99, 100 angepaßt, so daß die Verringerung des Spulendurchmessers angepaßt an die Erzeugung der Mäander abschnitte erfolgt, um die neutralen Zonen der Zylinderspule 104 Verschiebungskräfte frei zu verformen. Dadurch kann bei der Verformung eine gegenseitige Verschiebung der einzelnen Windungen vermieden werden.Initially, feed device 93 and base plate 91 are coupled to one another and are rotated together by shaft 92 . The fuel supplied via the guide roller 103 wire 102 is Celtic gewic the cylinder peripheral A to a mono- or multi-layer cylinder coil 104 with the desired number of turns. The finished solenoid 104 is alternately packed from the first gripping elements 94 and two th gripping elements 95 . Then advancing apparatus 93 and base plate 91 are decoupled, the advancing apparatus held 93, and in the course of further rotation of the base plate 91 98 engage the guide lugs of the slider 96 in which the ro animal forming Archimedean spiral following the guide grooves 97 and move the individual gripping members 94 and 95 specifically towards the inside of the shaft 92 . At the same time, the first gripping elements 94 reach the first, rising, inclined plane 99 and are guided upwards by this; furthermore, the second gripping elements simultaneously reach the second, descending, inclined plane 100 and are guided downwards by the latter. The slope of the Archimedean spiral is adapted to the inclinations of the inclined planes 99 , 100 , so that the reduction in the coil diameter is adapted to the generation of the meandering sections in order to freely deform the neutral zones of the solenoid 104 displacement forces. As a result, a mutual displacement of the individual turns can be avoided during the deformation.
Nach Vervollständigung der Verformung kann die fertige Mäan derspule stabilisiert werden. Daraufhin werden die Backen der Greifelemente 94, 95 geöffnet, die Greifelemente 94, 95 noch etwas weiter nach innen verschoben, und dadurch die fertige Mäanderspule in Zylinderkonfiguration freigegeben.After completing the deformation, the finished meander coil can be stabilized. Thereupon the jaws of the gripping elements 94 , 95 are opened, the gripping elements 94 , 95 are shifted a little further inwards, and the finished meander coil in cylinder configuration is thereby released.
Zwei oder mehr erfindungsgemäß erzeugte mäanderförmige Draht spulen in Zylinderkonfiguration können zu einer Drahtspulen anordnung ineinander gefügt werden, bei der sämtliche hin- und herführenden Mäanderabschnitte der elektrisch voneinander getrennten Mäanderspulen am Umfang eines Zylinders um die ge meinsame Zylinderachse herum angeordnet sind, und Überlappungen lediglich im Bereich der Wickelköpfe auftreten. Wird eine sol che Drahtspulenanordnung als Statorwicklung in einer elektri schen Maschine mit zylindrischem Luftspalt verwendet, so kann bei einlagiger Ausführung aller Mäanderspulen die Breite des magnetischen Luftspaltes extrem gering gehalten werden und be trägt nur wenig mehr als die Drahtstärke. Dadurch kann praktisch der gesamte Umfang eines ringförmigen Rückschlußteils mit den zur Erzeugung einer EMK wirksamen hin- und herführenden Mäander abschnitten verschiedener Spulen in optimaler Anordnung belegt werden. Es kann ein maximaler Füllfaktor bei geringem Ohm′schen Widerstand in einem engen magnetischen Luftspalt realisiert wer den, weil im Luftspalt keine Überkreuzungen der Mäanderabschnitte auftreten. Dank der elektrischen Trennung können verschiedene Spulen elektrisch phasenverschoben angesteuert werden, was ins besondere für die Anwendung einer solchen Drahtspule als Stator wickler in einem elektronisch kommutierten, vielpoligen Gleich strommotor wünschenswert ist. Two or more meandering wire produced according to the invention Coils in cylinder configuration can become a wire coil arrangement in which all and leading meandering sections that are electrically separate from one another separate meander coils on the circumference of a cylinder around the ge common cylinder axis are arranged around, and overlaps only occur in the area of the end windings. If a sol che wire coil arrangement as a stator winding in an electrical machine with a cylindrical air gap in the case of a single-layer design of all meander coils, the width of the magnetic air gap can be kept extremely low and be carries little more than the wire gauge. This can be practical the entire circumference of an annular yoke part with the to generate an EMF effective to and fro meandering sections of different coils in an optimal arrangement will. There can be a maximum fill factor with a low ohmic value Resistance in a narrow magnetic air gap is realized because there are no crossings of the meandering sections in the air gap occur. Thanks to the electrical isolation, different Coils are controlled electrically out of phase, which ins especially for the use of such a wire coil as a stator in an electronically commutated, multi-pole DC current motor is desirable.
Die Fig. 10 zeigt eine beispielhafte Drahtspulenanordnung 110, die aus zwei gegenseitig ineinander angeordneten, jedoch elek trisch getrennten Mäanderspulen 111 und 115 besteht. Je ein Mäanderabschnitt 112 der einen Mäanderspule 111 befindet sich am gleichen Zylinderumfang innerhalb der Lücke zwischen zwei benachbarten, hin- und herführenden Mäanderabschnitten 116, 117 der anderen Mäanderspule 115. Vorzugsweise entspricht die Breite "b" des Mäanderabschnittes 112 der Lückenbreite "c" zwischen den beiden anderen Mäanderabschnitten 116, 117, so daß praktisch der gesamte Zylinderumfang mit Draht belegt werden kann. Die Wickel köpfe 114, 118 sind aus der Zylinderkonfiguration abgewinkelt, so daß die erforderlichen Überkreuzungen nicht im Bereich des Zylin derumfangs auftreten. Fig. 10 shows an exemplary wire coil assembly 110 , which consists of two mutually arranged, but elec trically separated meander coils 111 and 115 . Each meander section 112 of the one meander coil 111 is located on the same cylinder circumference within the gap between two adjacent, to and fro meander sections 116 , 117 of the other meander coil 115 . The width "b" of the meandering section 112 preferably corresponds to the gap width "c" between the other two meandering sections 116 , 117 , so that practically the entire circumference of the cylinder can be covered with wire. The winding heads 114 , 118 are angled out of the cylinder configuration so that the required crossovers do not occur in the area of the cylinder circumference.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853546512 DE3546512A1 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Method for producing a wire coil |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853546512 DE3546512A1 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Method for producing a wire coil |
| DE3515987A DE3515987C2 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Apparatus for producing a wave-wound wire coil and the resulting coil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3546512A1 true DE3546512A1 (en) | 1987-07-02 |
Family
ID=25831955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853546512 Ceased DE3546512A1 (en) | 1985-05-03 | 1985-05-03 | Method for producing a wire coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3546512A1 (en) |
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