Zum Thema: Höchsteffiziente elektrische Maschinen, wie Energiesparmaschinen
und höchstdynamische Antriebe, nach dem Luftspulenprinzip
(aus der
Internetseite: http://www.sternen-motoren.de)
Zwölftes Herstellungsverfahren
für Wicklungen nach dem Luftspulenprinzip
(Auszug aus der 8. Deutschen Patentanmeldung DE
10 2004 034 611)
Inhaltsverzeichnis:
1. Beschreibung des Herstellungsverfahrens
2. Figuren
3.Teilenummern (Extra Fenster)
1. Beschreibung des Herstellungsverfahrens
Eine zwölfte Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Herstellungsverfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruches 58 und ist in Fig. 73 bis 78 gezeigt.
Es besteht darin, dass die Spule eine Einzelspule ist, die auf einen Wickelkörper
(1) gewickelt wird, wobei die Teilspulen lagenweise abwechselnd vom Spuleninneren
nach außen und dann vom Spulenaußenrand zum Spuleninneren
gewickelt werden, wobei die Teilspulen kreiszyklisch gewickelt werden.
Das Wesen einer kreiszyklischen Wicklung ist in Fig.73 gezeigt, wobei
die Wicklungsart und der Name dafür hier erstmals genannt werden,
besteht darin, dass jede Spulenlage einschichtig und im Prinzip spiralförmig
verläuft, mit der Besonderheit, dass jede einzelne Windung im Bezug
auf Windungen der benachbarten Spulenlage in einem vergleichsweise gleichbleibenden
Abstand zu einem Spulenzentrum verläuft, sich hier also nicht spiralförmig,
im Sinne einer kontinuierlichen Annäherung dem Spulenzentrum nähert,
sondern die Windung, kurz bevor sie ihren Ausgangspunkt wieder erreicht,
in einem schmalen Übergangsbereich Ü, den vergleichsweisen Abstand
zu Windungen der benachbarten Spulenlage im Bezug auf das Spulenzentrum,
ändert.
Dies geschieht, in dem die Windung ihren Verlauf nach Erreichen des Übergangsbereichs
Ü leicht abknickt und auf eine benachbarte Windungsbahn der gleichen
Spulenlage wechselt, so dass der Leiter anschließend am Ende des
Übergangsbereichs die nächste Windung, in der neuen, um einen
Wicklungsschritt veränderten Abstand, beginnt. Das gleiche Verfahren
wird fortgesetzt bis die Windung ihr Spulenzentrum oder den inneren Spulenrand
erreicht hat, wo sie dann mit einer anderen Spulenlage verbunden ist.
Eine Gesamtspule wird durch mehrere solcher kreiszyklischen Teilspulen,
deren Übergangsbereiche Ü deckungsgleich übereinander liegen,
gebildet. In diesem Übergangsbereich Ü kreuzen sich die Leiter
benachbarter Windungslagen und im restlichen überwiegenden Teil der
Windungslänge greifen die Windungen benachbarter Spulenlagen vorzugsweise
verzahnt ineinander und verlaufen dann gleichmäßig nebeneinander
her.
Somit wird die charakteristische kontinuierliche Annäherung des Leiters
einer einschichtigen herkömmlichen Spiralspule an ein Spulenzentrum
bei einer kreiszyklisch gewickelten Spule nicht vollzogen, sondern die
Annäherung wird ausschließlich in einem kleinen Übergangsbereich
Ü, quasi einem kleinen Winkel des 360° Kreiswinkels vom Spulenzentrum
aus gesehen, vollbracht. Dies ist in Fig.72-1 veranschaulicht.
Die kreiszyklische Wicklung kann bei einer ebenen Spule erfolgen oder
bei einer gebogenen oder gefalteten Spule. Soll eine gebogene oder gefaltete
kreiszyklisch verlaufende Spule entstehen, die zunächst in einer
Ebene gewickelt werden soll, werden die Windungslängen so bemessen,
dass die Windungen nach der Biegung oder Faltung kreiszyklisch ineinander
greifen oder zueinander liegen.
Der Vorteil hierbei ist, dass die Spulenlagen auf einfache Weise in dem
überwiegenden Teil, ca. 90% der Spule, verzahnt ineinander und mit
Ausnahme des Übergangsbereichs, ohne Kreuzungen, gewickelt werden
können und damit ein hoher Kupfer-Füllfaktor der Spule im Luftspalt
und eine kurze Luftspaltlänge erreicht werden.
Zu dem Hauptanspruch und in den Nebenansprüchen erfundenen Herstellungsverfahren sind die wichtigsten Weiterbildungen in den Unteransprüchen beschrieben, so wie hier in ausführlicher Weise.
Eine Variante der zwölften Lösung der Aufgabe ist in Patentanspruch 59 angegeben und in Fig.73-78 gezeigt. Hier werden kurze Luftspaltlängen bei einer kreiszyklischen Spule erreicht, wenn der Übergangsbereich Ü außerhalb des gleichmäßigen Luftspaltes liegt, wie im Faltbereich FF der gefalteten Spule in Fig.75-78, oder in vom gleichmäßigen Luftspalt ausgesparten achsnahen Bereich der Spule von Fig.74.
Eine andere Variante einer kreiszyklischen Wicklung ist in Fig.68-72 zu sehen. Die Besonderheit hierbei ist, dass die Spulenlagen in Luftspaltrichtung, also quer zur Bewegungsrichtung, verlaufen. Das hat den Vorteil dass die Aufweitung des Spulenbündels im Übergangsbereich Ü, hier der Umfangsbereich, in Bewegungsrichtung der Rotation der Maschinen geschieht, so dass die gesamten Spule im Luftspalt eine gleichmäßige Spulenbündeldicke hat (mit kreiszyklischer Wicklung, Beschreibung, S.9, Weiterbildung zur zweiten Weiterbildung der ersten Grundvariante, zu den Fig.6-12)
Eine Weiterbildung der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften
und zwölften Lösung der Aufgabe besteht darin, dass vorzugsweise
Wickelkörper (1) und Faltkörper (11) einen Körper bilden
auf dem die Spule gewickelt und gefaltet wird.
2. Figuren
Gleiche Bauteile haben in allen Figuren gleiche Bezugszahlen.
Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung
beschrieben.
Fig.73-78 zeigen Herstellungsverfahren der zwölften
Lösung der Aufgabe
Fig.73-78 zeigen nur zweilagige kreiszyklische Spulen,
wobei die Spulen aber beliebig viele Lagen aufweisen können. Bei
den in Fig 74-78 gezeigten Arten des Spulenaufbaus liegen Spulenanfang
A' und Spulenende A'' zumindest bei einer geraden Anzahl der Spulenlagen,
wie es im dritten Punkt der Aufgabenstellung gefordert ist, im Außenumfang
des Spulenbündels.
Fig.73,73a,73b zeigen den prinzipiellen Aufbau
einer kreiszyklischen Wicklung
Fig.73 zeigt eine zweilagige kreiszyklische
Wicklung
Fig.73 zeigt die Teilspule
der Fig.73a und Fig.73b deckungsgleich zu einer zweilagigen kreiszyklischen
Spule zusammengelegt, deren Wesensart es ist, dass die Windungen einer
Spulenlage in den Rillen der darunter liegenden Spulenlage laufen kann.
Fig.73a zeigt die eine Spulenlage
der zweilagigen kreiszyklischen Wicklung aus Fig.73
Fig.73b zeigt die andere Spulenlage
der zweilagigen kreiszyklischen Wicklung aus Fig.73
Fig.73a zeigt eine kreiszyklische Spule, die rechtsgängig ist, mit dem Spulenanfang A' und dem markierten Übergangspunkt Z, in dem eine neue Spulenlage beginnt. Die Windung hat mit Ausnahme des Bereiches b den gleichen Abstand R zum Spulenzentrum.
Fig.73b zeigt die zu 74a entsprechende
lingsgängige kreiszyklische Spule mit dem Spulenende A''.
Fig.74-78 zeigen andere zweilagige kreiszyklische
Spulen
Fig.74 zeigt eine zweilagige kreiszyklische Spule, die den Übergangsbereich Ü in einem sich der späteren Achse annähernden Bereich hat und im Faltbereich FF die Spulen ineinander verzahnt verlaufen.
Fig.75,77 zeigt eine zweilagige kreiszyklische Spule, die jeweils zwei Übergangsbereiche Ü hat, die im späteren Faltbereich FF der gefalteten Spule liegen.
Fig.76,78 zeigt eine zweilagige kreiszyklische Spule, die einen Übergangsbereich hat, der im späteren Umfangsbereich der gefalteten Spule liegt.
Erfinder/ Autor:
Dipl.-Ing. Jörg Bobzin ist Forscher und Entwickler von hocheffizienten
elektrischen Maschinen und ganzheitlicher Wissenschaft und Technik