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