Zum Thema: Höchsteffiziente elektrische Maschinen, wie Energiesparmaschinen und höchstdynamische Maschinen




6. Deutsche Patentanmeldung

Elektrische Spule mit einseitig zum Spulenbündel liegendem Stromeingang und Stromausgang und deren Herstellungsverfahren II

( Patentanmeldung v. 07.08.2010 )

Die Erfindung betrifft elektrische Spulen mit mehreren in Reihe geschalteten Windungen für elektrische Maschinen, die zur Energieumsetzung zwischen mechanischer und elektrischer Energie verwendet werden. Dies gilt für Spulen, die in Nuten eines Eisenblechpaketes eingelegt sind sowie für Luftspulen.
Hier handelt es sich um geschlossene zweipolige Spulen, die separat oder innerhalb einer Wicklung mit anderen Spulen verwendet werden, wobei eine zweipolige geschlossene Spule mit mehreren Windungen im folgenden als Einzelspule bezeichnet wird.
Zweipolige Spulen sind Spulen, die sich gleichzeitig im Wirkungsbereich beider magnetischer Pole befinden, im Gegensatz zu einer Ringspule (Spule z.B. einer Ringwicklung). Oder anders gesagt, handelt es sich um Spulen, deren Spulenseiten in Bewegungsrichtung versetzt zueinander liegen, wobei die Spulenseiten durch Wickelkopfleiter oder vorwiegend unwirksame Leiter, oder im Falle von Schrägleitern, direkt zu einer Spule verbunden sind. Die Spulenseiten dieser Spulen werden im Falle von Luftspulen von einem Feld entgegengesetzter Polarität durchdrungen oder im Falle von in Nuten eingelegten Spulenseiten mit einem Feld entgegengesetzter Polarität gekoppelt und letztendlich auf dem Umweg über das Eisen auch durchdrungen.

Die Erfindung bezieht sich sowohl auf linear als auch auf rotierend arbeitende Maschinen.

Bekannt sind Spulen als geschlossene Einzelspulen, die mit Leiterdraht mit mehreren Windungen gewickelt sind.
Diese Spulen werden auf einem Wickeldorn lagenweise vom Spuleninnern zum Spulenäußeren gewickelt, wobei die Wicklung der einzelnen Spulenlagen in Richtung Spulenachse nebeneinander liegen und die einzelnen Lagen ineinander verzahnt sind. Diese Spulen haben den Nachteil, dass der Spulenanfang im innern der Spule liegt und das Spulenende am Außenumfang, so dass wenn mehrere Spulen miteinander verbunden werden sollen, der Leiter vom Spuleninnern nach außen quer über das Spulenbündel geleitet werden muss. Dies erhöht den Luftspalt und kostet zusätzliche und lange Verbindungsleiter, die die Kupferverluste erhöhen.
Außerdem sind derart gewickelte Spulen ungeeignet, um daraus im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogen oder gefaltete Spulen herzustellen. Denn wenn solche Spulen zunächst in einer Ebene gewickelt und anschließend gefaltet werden, weitet sich das Spulenbündel in Luftspaltrichtung unkontrolliert auf, da die Windungen aus der Verzahnung der benachbarten Spulenlagen ausbrechen müssen, um aneinander vorbeizugleiten, um die unterschiedlichen Biegeradien der in Richtung Spulenachse benachbarter Windungen auszugleichen. Auf diese Weise verschieben sich die Spulenwindungen nicht nur gegenseitig, sondern in den einzelnen Windungen entstehen auch Deformierungen da benachbarte Windungen einer Spulenlage, die ursprünglich die gleiche Windungslänge hatten und direkt miteinander verbunden sind, jetzt aber unterschiedlichen Biegeradien unterliegen und sich so spiralförmig gegeneinander verschieben.

Darüber hinaus werden drahtgewickelte Einzelspulen in Mehrphasenwicklungen von Trommelmaschinen verwendet, bei denen sich benachbarte Einzelspulen zu einer Einschichtwicklung im Luftspalt überlappen. Dies macht einerseits ein Biegen um die Trommel in Bewegungsrichtung und andererseits ein Biegen oder Falten der Wickelköpfe im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung notwendig, wobei die zuvor beschriebenen Deformierungen entstehen. Dies weitet die Spulenbündel und Wickelköpfe auf, wodurch zusätzlicher Raumbedarf entsteht und die Wickelköpfe großzügig außerhalb des Luftspaltes geführt werden müssen, damit trotz der Verschiebung der Wicklungslagen ein überlappen benachbarter Einzelspulen gewährleistet ist und die Wicklung einschichtig im Luftspalt liegen kann.

Bekannt sind auch geschlossene Einzel-Flachspulen, die durch Ätzen (galvanisch), Ausstanzen oder Ausfräsen oder ähnliches hergestellt und spiralförmig aufgebaut sind. Solche Einzelspulen werden häufig zu einer Wicklung zusammengeschaltet und auf diese Weise oft aus mehreren Lagen von Spulen aufgebaut, wobei jede Lage zu der anderen verdreht angeordnet ist und verschiedenen Motorsträngen zugeordnet sind.

Ein ähnlicher Motoraufbau ist aus DE 2931650 A1 bekannt, wobei die Wicklung aus zwei mit Draht gewickelten Spulenlagen aufgebaut ist, die in Bewegungsrichtung versetzt zueinander liegen, so dass der Außenumfang der Spulen der einen Spulenlage auf dem Zentrum der Spulen der anderen Spulenlage zu liegen kommt. Somit kann schon recht vorteilhaft das innerhalb jeder Einzelspule liegende Leiterende, mit dem außerhalb der benachbarten Spule liegenden Leiteranfang dieser Spule, an der den beiden Spulenschichten einander zugewandten Seite, verbunden werden. Dies führt hier zwar nicht, aufgrund der versetzten Lage der Spulenschichten, zu einer Vergrößerung des Luftspaltes, trotzdem muss die Leiterführung verlustbehaftet über das komplette Spulenbündel jeder Spule vom Spuleninneren nach außen geschehen.
Ein weiterer Nachteil dabei ist, dass man, um eine Luftspaltvergrößerung zu vermeiden, dazu gezwungen ist, die Spulen um eine halbe Spulenweite versetzt zueinander zu legen, was sich auch nur bei mehrsträngigen Elektronikmotoren anbietet. Außerdem hat man auf diese Weise im Motorbetrieb nie das volle Drehmoment der gesamten Wicklung zur Verfügung, da die beiden Spulenlagen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihr Maximum erreichen. Auch im Generatorbetrieb ist die Ausgangsspannung so erheblich reduziert, was z.B. für eine Batterieladung von Nachteil ist.

Den bekannten mit Draht gewickelten Spulen ist gemeinsam, dass das eine Leiterende der Spule oder der Wicklung, z.B. die Stromzuführung, auf der einen Seite des Leiterbündels liegt und das andere Leiterende, z.B. die Stromableitung, auf der anderen Seite dieses Leiterbündels liegt. Wenn solche Spulen untereinander oder mit dem Kollektor oder einer Elektronik verbunden werden sollen, muss das eine Leiterende quer über das Spulenbündel gelegt werden, um einen kontinuierlichen Stromfluss innerhalb der Wicklung zu gewährleisten.
Dies hat den Nachteil, dass sich der Luftspalt um den Leiterdurchmesser vergrößert oder ein Teil der Spule und damit ggf. der gesamten Wicklung mit diesem Leiterübergang außerhalb des Luftspaltes liegen muß. Des weiteren sind zusätzliche und dabei lange Verbindungsleiter nötig, die benachbarte Spulen untereinander oder die Spule mit dem Kollektor oder mit einer Elektronik verbinden. Dies alles führt zu hohen Verlusten, die sich einerseits in einer geringeren Luftspaltinduktion und andererseits in erhöhten Kupferverlusten und den daraus entstehenden Nachteilen ausdrücken.
Außerdem führen Biegungen und Faltungen einer herkömmlich von innen nach außen in einer Ebene gewickelten Spule zu Deformierungen des zuvor kompakten Spulenbündels.

Darüber hinaus sind Leiterplattenspulen bekannt, die das Problem der Leiterbündelquerung aufgrund ihres spezifisch technischen Aufbaues für ihren Anwendungsbereich lösen konnten.

Aus GB 1310 155 ist eine Leiterplattenspule in Scheibenform bekannt, bei denen die Spule aus zwei Lagen (jeweils auf einer Seite der Leiterplatte) aufgebaut ist, die gegensinnig geätzt oder ausgefräst sind und im Zentrum ihrer Wicklung miteinander elektrisch in Reihe, anhand von Durchkontaktierung des Trägers, geschaltet sind.
Diese Technik lässt sich jedoch nicht auf mit Draht gewickelte Spulen übertragen, da diese um einen Dorn gewickelt werden und so nur eine einschichtige Spule entstehen würde, deren Anfang im Spulenzentrum und deren Ende am Außenumfang liegt. Will man nun eine linksgewickelte Spule mit einer rechtsgewickelten Spule zusammenfügen, entstehen dabei Stabilitätsprobleme, da jede Spulenschicht nur eine instabile Leiterlage enthält. Außerdem würde man nur auf eine zweilagige Spule kommen, die für die meisten Anwendung mangels Leistung unbrauchbar wäre.

Aus US 4340 833 sind gegensinnig gewickelte Leiterplattenspulen einer beidseitig kaschierten Leiterplatte bekannt, die in Zylinderform durch aufwickeln einer flexiblen Leiterplatte oder in Scheibenform durch übereinander legen von beidseitig kupferkaschierten Leiterplatten mehrlagig aufgebaut sind, wobei die Teilspulen innerhalb einer Leiterplatte in Reihe geschaltet sind und die gesamten Spulen einer Leiterplattenlage mit einer anderen Lage in Reihe geschaltet sind (und nicht die direkt übereinander liegenden Spulen verschiedener Leiterplatten). Diese Aufbautechnik ist nicht auf gewickelte Spulen zu übertragen, da die Handhabung der in sich instabilen einschichtigen Teilspulen, bei denen im Idealfall beide Teilspulen einer Lage aus einem Draht gewickelt oder sogar noch mit benachbarten Spulen direkt verbunden wären. Dieses Band von Spulen lässt sich nicht herstellen und auch nicht beim Aufwickeln zu einer Mehrschichtwicklung handhaben. Teilt man das lange Spulenband in kleine Abschnitte von zwei zusammenhängenden einschichtigen Spulen, sind selbst diese schwer bei der Aufwicklung zu handhaben. Außerdem würden, um dies dann wieder zu einem langen Spulenband zu verbinden, viele Lötstellen entstehen. Dies würde einerseits das Spulenbündel in Luftspaltebene durch die Lötstellen aufweiten, und andererseits die Ursache von Fehlerquellen sein.

Bei Leiterplattenspulen ist zwar die schichtweise Reihenschaltung von übereinandergelegten links- und rechtsgewickelte Spulen innerhalb eines magnetischen Feldes bekannt, jedoch ist die technische Lösung nicht auf mit Draht gewickelten Spulen übertragbar, da sie speziell für Leiterplattenspulen entwickelt wurde und sich auch hier nur aufgrund des zweischichtigen Aufbaues von Leiterplatten anbietet, bei der die Spulenschichten auf einem gemeinsamen Träger stabil liegen und so einfach zu handhaben sind und die Reihenschaltung der zwei Teilspulen innerhalb der Leiterplatte durch Durchkontaktierungen sich anbietet und leicht zu handhaben ist.
Mehrschichtige Spulen, bei denen die übereinanderliegenden Spulenpaare direkt (in Richtung Spulenachse) miteinander zu einer Einzelspule verbunden sind, sind auch bei Leiterplattenspulen nicht bekannt.
Aus dem Bedarf, eine verlustarme Einzelspule mit kompaktem Spulenbündel und mit einem umfangsseitigen Stromein- und Stromausgang zu schaffen und zusätzlich den Bedarf an nicht deformierten Einzelspulen zu decken, die in gebogener oder gefalteter Form benötigt werden, ist es nicht naheliegend, dafür die Grundidee von gegensinnig verlaufenden Leiterplattenspulen zu verwenden, die zu dem nur eine zweischichtige Einzelspule zulassen, um darauf die Problemlösung aufzubauen.

Aus DE 30 36 051 ist ein Herstellungsverfahren einer herkömmlichen mit Draht gewickelten Spule bekannt. Hier wird die Spule auf einem Dorn lagenweise von der Innenlage zur Außenlage gewickelt. Dieses Verfahren ist zwar auch dafür einzusetzen eine Spule mit nur einer Windung pro Spulenlage herzustellen, was einer erfindungsgemäßen Teilspule 3' oder 3'' entsprechen würde. Zwei solcher Spulen müssten dann mit entgegengesetztem Wickelsinn übereinandergelegt und verklebt werden. Dies ist insofern schwierig, da die Spulen in Richtung Spulenachse nur eine Leiterlage haben und damit zweier Teilspulen beim Zusammenfügen ohne Wickelrahmen aufgrund der Instabilität nur unter hohem Aufwand zu hand haben sind. Außerdem würden auch hier zwei Lötstellen pro Teilspule entstehen und das Spulenbündel würde sich dadurch in Luftspaltebene aufweiten und die vielen Lötstellen eine mögliche Ursache für künftige Fehlerquellen sein.

Aus Patentanmeldung PCT WO 00/30238 ist eine Spule bekannt, die im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogen oder gefaltet ist. Dort ist kein Herstellungsverfahren angegeben.
Ein Herstellungsverfahren wäre eines, bei der die Spule zunächst in einer Ebene herkömmlich auf einem Dorn gewickelt, und anschließend gebogen oder gefaltet wird. Der Nachteil dieses Herstellungsverfahrens ist, dass sich durch die Biegung oder Faltung die einzelnen Windungen gegensinnig verschieben. So eine Biegung oder Faltung ist auch nur möglich, wenn die Windungen während der Verformung seitlich (in Luftspaltrichtung) so viel Luftspiel haben, dass sie aus der Verzahnung mit den benachbarten Windungen ausweichen können. Wenn dies der Fall ist, weitet sich die Spule bei der Verformung in Luftspaltrichtung auf und die Windungen verschieben sich gegeneinander in Luftspaltebene, welches jedoch eine Vergrößerung des Luftspaltbedarfs und den zuvor beschriebenen Deformierungen bedeutet. Diese Verschiebung ist im Wickelkopfbereich bzw. im Bereich der Verbindungsleiter der Spulenseiten am stärksten, so dass das Spulenbündel sich auch in Luftspaltebene sehr verbreitert wird. Dies schränkt die Einsatzmöglichkeiten insbesondere bei sich gegeneinander überlappenden Spulen stark ein oder macht es unmöglich. Außerdem wird das Spulenbündel, wie beschrieben unkontrolliert in Luftspaltrichtung aufgeweitet.
Bei Anwendung eines anderen Wickelverfahrens, bei der die Spule sofort in die gebogene oder gefaltete Endform gewickelt wird, ist ein gleichmäßiger, lagenweiser Wicklungsaufbau vom Spulenkern nach außen unmöglich, da der Draht bei der Wicklung um verschiedene Kanten gewickelt werden muss und die Spule in verschiedenen Ebenen verläuft, und so nur eine kaotische und wenig effiziente Wicklung zulässt.
Da diese Luftspulen am effizientesten arbeiten, wenn sie vollkommen im Luftspalt liegen, ist für diese auch ein Wickelverfahren zu entwickeln, das den Spulenaufbau so ermöglicht, dass die Stromzu- und Stromabfluss auf der Außenseite des Spulenbündels liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spulenaufbau, für eine geschlossenen, mit Draht gewickelte Einzelspule zu finden, deren Spulenseiten einerseits in Reihe geschaltet sind, damit hohe Spannungen (Generator) oder Drehmomente (Motor) erreicht werden und andererseits die Verluste gering sind, insbesondere dadurch, dass die Wicklungs- oder Spulendicke in Luftspaltrichtung und die Kupferverluste innerhalb der Spulen und der stromzu- und -abführenden Leiter gering gehalten sind, indem vor allem die Leiterführung nicht über das gesamte Spulenbündel stattfinden muss, um Spulen- oder Wicklungsanfang und Spulen- oder Wicklungsende mit einer Elektronik, einem Kollektor oder einer anderen benachbarten Spule zu verbinden.
Weiterhin ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wickeltechnik zu entwickeln, bei der das gesamte Spulenbündel zumindest im Luftspalt eine gleichmäßige Dicke aufweist und gegensinnig gewickelte Spulenpaare aus einem ununterbrochenem Draht gewickelt werden, so dass die Spule möglichst wenige Lötstellen hat, wobei eine Wicklung einer leistungsstarken mehrschichtigen Einzelspule aus einem durchgehenden Draht angestrebt wird.
Die Spule sollte nach der Wicklung in der Ebene in Bewegungsrichtung und im Wickelkopfbereich gut formbar sein, ohne dass dabei eine Aufweitung des Spulenbündels und eine ungünstige Verschiebung der Windungen gegeneinander geschieht oder solch eine geformte Einzelspule sollte mit kompaktem Spulenbündel herstellbar sein.
Weiterhin ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wickeltechnik zu entwickeln, die eine Biegung und Faltung der Spule im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung zulässt und/oder eine Wicklung von einer im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogenen oder gefalteten Spule in ihrer Endform ermöglicht und die Spule eine zumindest im Luftspaltbereich gleichmäßige Spulenbündeldicke aufweist, bei denen der Leiter gleichmäßig eine Windung neben der anderen gewickelt wird ohne dass das Spulenbündel einer Teilspule (3', 3'') gequert werden muss, um mit der Wicklung der nächsten Teilspule 3', 3'' zu beginnen, so dass die Kupferverluste innerhalb der Spule gering sind und der Luftspalt der Maschine einer Luftspaltwicklung möglichst klein sein kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Spulenaufbau mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, indem jeweils zwei einschichtige Teilspulen, gegensinnig zueinander, in Feldrichtung übereinander liegend zu einer Spule gewickelt werden. Dabei sind die Spulenweiten der beiden Teilspulen im wesentlichen deckungsgleich übereinanderliegend. Die Leiteranfänge der beiden einschichtigen Teilspulen sind auf der Innenseite des Spulenbündels der Spule direkt miteinander verbunden und in Reihe geschaltet, wobei die Stromzu- und die Stromableitung der Spule auf einer gemeinsamen Seite der Spulenbündel, der Außenseite der Spule, stattfindet, ohne dabei extra ein Spulenbündel zu queren.
Zur Lösung der Aufgabe gehört weiterhin, dass zwei übereinanderliegende miteinander verbundene Teilspulen 3',3'' aus einem durchgängigen Draht gewickelt sind und mehrere solcher Spulenpaare im wesentlichen deckungsgleich übereinander liegen und zu einer Spule verbunden sind, so dass die Spule 3 aus Spulenpaaren von sich abwechselnd links- und rechtsgewickelten einschichtigen Teilspulen 3' und 3'' besteht.


Die Lösung der Aufgabe zur Herstellung der Spule 3 erfolgt durch folgende Techniken:

- indem die Spulenpaare auf unterschiedlichen Körpern gewickelt werden und anschließend passgenau zusammengefügt und dann elektrisch verbunden werden, oder

- indem die Spulenpaare direkt nebeneinander passgenau von innen nach außen gewickelt werden und dann nur noch eine elektrische Verbindung dieser untereinander im Umfangsbereich erfolgt, oder

- in dem die gesamte Spule bestehend aus mehreren Spulenpaaren (3',3'') aus einem durchgängigen Draht gewickelt wird, indem die Teilspulen abwechselnd von außen nach innen und dann von innen nach außen gewickelt werden.


Gebogene oder gefaltete Spulen können mit diesen zuvor beschriebenen Techniken auf zwei verschiedene Weisen hergestellt werden:

1. Die Spulen werden nach den zuvor beschriebenen Techniken gewickelt und anschließend gebogen oder gefaltet.
Um nach der Biegung oder Faltung wieder ein im wesentlichen deckungsgleiches Spulenbündel bestehend aus den Teilspulen zu bekommen, wird in einer Weiterbildung die zusätzliche Bogenlänge der jeweiligen Windungen, die durch die Biegung oder Faltung notwendig ist schon in der ebenen Wicklung berücksichtigt und dazugeschlagen, so dass benachbarte Teilspulen vom Biege- oder Faltbereich ausgehend Richtung Verbindungsleiter (der Spulenseiten) zueinander versetzt, bzw. mit unterschiedlicher Windungslänge, gewickelt werden.
Diese Weiterbildung kann vorteilhaft mit der folgenden Weiterbildung kombiniert werden, die darin besteht, dass die Spulen in einer Kegelstumpfmantelform um einen Dorn gewickelt werden. Dies hat den Vorteil, dass einerseits die unterschiedliche Bogenlänge einzelner Windungen, die bei der Biegung oder Faltung entstehen, schon zum Teil ausgeglichen sind und zum Anderen bei der Biegung oder Faltung die Ausgleichung des Winkels ß im letzten Stadium der Formgebung zur Folge hat, dass die Windung im Faltbereich um den Winkel ? an die Faltkante herangezogen wird, so dass dadurch Kupferverluste und der Raumbedarf der Wicklung gering gehalten werden.

2. Die Spule wird sofort in die gebogene oder gefaltete Endform nach den zuvor beschriebenen Techniken gewickelt, wobei die Spule
entweder
aus Spulenpaaren (3',3'') besteht, die lagenweise jeweils von innen nach außen gewickelt und anschließend elektrisch untereinander verbunden oder sogar zuvor erst noch mechanisch zusammengesetzt werden
oder
die Spule aus Spulenpaaren besteht, deren benachbarte Teilspulen abwechselnd von außen nach innen und die nächste von innen nach außen usw. auf einen Wickelkörper gewickelt wird.
Bei diesen Techniken kann die gleichmäßige Spulenbündeldicke leicht eingehalten werden.

Bei einer Weiterbildung der Herstellung der Spulen in ihre gebogene oder gefaltete Endform, werden die Teilspulen im Luftspaltbereich ineinander verzahnt gewickelt, wobei die Leiter der Teilspule 3' benachbarte Leiter der Teilspule 3'' im Faltbereich, in jeder Windung kreuzen, um von einer Leiterspur in eine andere zu gelangen. Insgesamt hat dies den Vorteil, dass die Leiterbündel kompakter sind.

Die Reihenschaltung der gegensinnigen Wicklungen hat generell bei allen Weiterbildungen der Erfindung den Vorteil, dass das Drehmoment beim Motor und die Gesamtspannung beim Generator sehr hoch sind, weil sich alle Momente bzw. Spannungen der einzelnen Spulenseiten addieren.

In Weiterbildungen sind die Spulen oder Wicklungen Teil einer rotierenden Maschine oder einer linear arbeitenden Maschine.
In beiden Fällen kommen Vorteile der Erfindung voll zum Ausdruck, da in beiden Fällen bei herkömmlichen Maschinen ein Spulenbündel gequert werden muss, um benachbarte Spulen oder Wicklungen miteinander oder mit einer Ansteuerelektronik oder einem Kollektor zu verbinden. Bei trommelförmigen Maschinen kommt in jedem Fall zusätzlich der Vorteil der gleichmäßig kompakten Spulenbündel in der gebogenen und gefalteten Form der Spulen hinzu.
Diese Vorteile kommen bei trommelförmigen, rotierend arbeitenden Maschinen, insbesondere bei zylindrischen Wicklungen, voll zum Tragen, wenn die gesamte Wicklung im Luftspalt verlaufen soll. Auch bei scheibenförmigen Wicklungen, bei denen die vollständig im Luftspalt verlaufende Wicklung auch eine Ausgestaltungsvariante ist, ist die Erfindung besonders vorteilhaft, weil sie auch hier Verluste, entweder durch Feldschwächung aufgrund eines großen Luftspaltes oder durch Kupferverluste innerhalb jeder Spule, einspart.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass die Erfindung bei, im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung, gebogenen oder gefalteten Spulen, wie sie aus Patentanmeldung
PCT WO 00/30238 bekannt sind, eingesetzt wird. Hierbei kommt der Vorteil insbesondere zum Tragen, wenn die Luftspulen vollständig im Luftspalt verlaufen und verbessert so die dort beschriebene Erfindung.

Auch bei Spulen oder Wicklungen, die in Nuten eines Rückschlusses eingelegt sind, ist die Erfindung vorteilhaft, weil auf diese Weise der gesamte Spulenstrang mit gleichmäßiger Packungsdichte (Fig.7) der Leiter aufgebaut sein kann, was bei herkömmlicher Wickeltechnik nicht der Fall ist. Auf diese Weise können sogar Wickelköpfe oder schräge Leiter, die sonst außerhalb des Feldes liegen, in Nuten gleicher Breite eingelegt sein, so dass die Leiter und das Feld effizienter genutzt werden.

In einer Weiterbildung sind die erfindungsgemäßen Spulen oder Wicklungen in rotierenden Maschinen angeordnet. Hier wirken sich die Vorteile der Erfindung so aus, dass höhere Drehmomente erreicht werden oder größere Spannungen generiert werden. Auch die Spulenmasse sinkt, was weitere mechanische und elektrische Vorteile nach sich zieht.
Entsprechende Vorteile hat man auch bei linear arbeitenden Maschinen durch den Einsatz der Erfindung.

Die Erfindung ist sowohl im Motor als auch im Generator einzusetzen. Hier werden die entsprechenden Kennwerte die Kraft beim Motor, die Ausgangsspannung beim Generator verbessert oder weniger Erregerleistung muss bereit gestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Spulen und Wicklungen werden in Weiterbildungen im Ständer oder im Läufer von Motoren oder Generatoren eingesetzt. In einem Fall wird die Erregerleistung gespart oder diese erhöht sich und im anderen Fall erhöht sich die Ausgangsleistung.
Dieser Einsatz findet in Weiterbildungen in Synchronmaschinen und in mindestens teilweise asynchron arbeitenden Maschinen statt. In beiden Fällen werden die Vorteile der Erfindung für diese beiden großen Gruppen der elektrischen Maschinen mit ihren jeweiligen speziellen Vorteilen nutzbar gemacht.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Einzelspulen kann auf verschiedene Weise geschehen:
In einem Herstellungsverfahren werden beide Spulenteile auf einem Wickeldorn nacheinander aus einem ununterbrochenen Draht gewickelt. Dazu wird die Leiterlänge für eine Teilspule auf eine zweite Drahtgeberspule gewickelt, bleibt aber mit der ersten Drahtgeberspule verbunden. Auf den beiden Drahtgeberspulen befinden sich somit mindestens der Leiterdraht der zu der erfindungsgemäßen Spule verarbeitet werden soll. Die Wickelapparatur besteht aus einem Motor mit Links- und Rechtslauf, der den Wickeldorn mit einer Drehzahl antreibt.
die zweite Drahtgeberspule dreht sich beim Wickelvorgang der ersten Teilspule mit dem Wickeldorn mit. Nach der Fertigstellung der ersten Teilspule wird diese auf dem Dorn verbleibend vorfixiert und die zweite Drahtgeberspule wird vom Wickeldorn gelöst und anschließend mit deren Draht die zweite Teilspule mit entgegengesetztem Wickelsinn auf dem gleichen Wickeldorn stramm an die erste Teilspule herangewickelt. Nach Fertigstellung der Gesamtspule wird diese verfestigt durch beispielsweise Verkleben oder Verbacken. Die Gesamtspule wird beim Wickelvorgang durch einen Rahmen seitlich begrenzt, der zum Abnehmen der Spule mindestens einseitig von der Welle gelöst werden kann.
In einer Weiterbildung dieses Herstellungsverfahrens wird die zweite Teilspule gleichzeitig mit der ersten Teilspule gewickelt. Dazu ist auf dem Wickeldorn ein Außenläufermotor angebracht, der die zweite Drahtgeberspule trägt und mit doppelter Dorndrehzahl dreht, so dass beide Teilspulen mit gleicher Geschwindigkeit gewickelt werden. Dies hat den Vorteil, das eine Fixierung der ersten Teilspule entfällt und der ganze Wickelvorgang schneller abgeschlossen ist. Zur Drahtführung wird bei den Herstellungsverfahren z.B. ein gesteuerter Linearmotor eingesetzt.

In einem anderen Herstellungsverfahren werden beide Teilspulen gleichzeitig auf einem stehenden Dorn gegensinnig gewickelt, wobei beide Drahtgeberspulen durch jeweils einen Außenläufermotor getragen werden, die sich mit ca. der gleichen Drehzahl entgegengesetzt auf der Dornachse drehen. Die Drahtführung wird beispielsweise durch lineare gesteuerte Servomotoren bewerkstelligt.
Der Vorteil ist bei den beiden Herstellungsverfahren und deren Varianten, dass der Draht beim Übergang von einer Teilspule zur anderen nicht unterbrochen wird und somit der sonst nötige Arbeitsgang des elektrischen Verbindens, sowie auch die Fehleranfälligkeit dieser Verbindung entfällt.

Andere Herstellungsverfahren sind im Rahmen der Figurenbeschreibung vorgestellt.



Figurenbeschreibung


Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Sie zeigen in:
Fig.1 eine Draufsicht auf eine Prinzipdarstellung einer Teilspule eines zweischichtigen Spulenpaares in Fig.3,

Fig.2 eine Draufsicht der auf die Prinzipdarstellung der anderen Teilspule eines zweischichtigen Spulenpaares in Fig.3,

Fig.3 eine Draufsicht der 1. Weiterbildung auf die Prinzipdarstellung eines zweischichtigen Spulenpaares, das sich aus Teilspulen der Fig.1 und 2 zusammensetzt,

Fig.4 einen axialen Querschnitt einer 1. Weiterbildung entlang der Linie VI-VI in den Figuren 8-11 durch eine vierlagige Gesamtspule,

Fig.5 eine Draufsicht der 1. Weiterbildung auf die oberste Lage der Gesamtspule von Fig.7 in Richtung des Pfeils II,

Fig.6 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig.7,

Fig.7 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.7,

Fig.8 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig.7,

Fig. 9 bis 12,20 zeigt Querschnitte durch verschiedene Spulen einer 2. bis 6. Weiterbildung,

Fig.13 zwei herkömmliche in Reihe geschaltete Einzelspulen

Fig. 14 bis 15 den Faltvorgang einer 7. Weiterbildung einer Doppel-Scheibenspule und
Fig. 16 die Verwendung dieser im schematischen Teilschnitt,

Fig. 17 bis 18 zeigt den Faltvorgang einer 8. Weiterbildung einer Doppel-Scheibenspule im schematischen Teilschnitt,

Fig.19 in einer 9. Weiterbildung das Prinzip einer Wickelmaschine zur Herstellung einer aus Draht gewickelten erfindungsgemäßen Einzelspule,

Fig. 21 und 22 zeigt in einer einen Wickelkörper zur Wicklung einer gefalteten Doppel-Scheibenspule sofort in die Endform, die in Fig. 23 in der fertigen Form eine Rückschlussscheibe einer Maschine berührungslos umfasst, Fig. 21 zeigt eine Draufsicht auf den Wickelkörper,

Fig.22 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII, der sich nur auf die Trägerplatte und die Spule bezieht,

Fig.23 die fertig gewickelte Spule einer Doppelscheibenmaschine der Fig.21 und 22, die eine Rückschlussscheibe der Maschine umfasst,

Fig.24 und 25 eine 11. und 12. Weiterbildung Wickelschema für Spulenpaare.





Figuren



Gleiche Bauteile haben in allen Figuren gleiche Bezugszahlen.



Fig.1 zeigt eine rechtsgewickelte Teilspule eines Spulenpaares von Fig.3 mit Stromeingang A' und Verbindungspunkt Z mit der zweiten Teilspule von Fig.2, sowie die Stromrichtung des Stromes I.

Fig.2 zeigt eine linksgewickelte Teilspule eines Spulenpaares von Fig.3 mit Stromausgang A'' und Verbindungspunkt Z mit der zweiten Teilspule von Fig.1, sowie die Stromrichtung des Stromes I.

Fig.3 zeigt das Wickelschema eines Spulenpaares bestehend aus beiden Teilspulen der Figuren 1 und 2, wobei die Teilspulen im Verbindungspunkt Z im Inneren der Teilspulen kontaktiert sind. Die Teilspulen sind entsprechend ihrer Spulenweite 14 zusammengefügt, und das entstandene Spulenpaar hat einen äußeren Stromeingang A' und einen äußeren Stromabgang A''.



Fig.4 zeigt einen Querschnitt durch eine Einzelspule, die aus vier Teilspulen (zwei Spulenpaaren) zusammengesetzt ist, wobei die Teilspulen aufeinanderfolgend gegensinnig 3',3'' gewickelt sind. Die vier Teilspulen sind in den Schnitten in Fig.5 bis 8 zu sehen. Die Verbindungspunkte zwischen zwei Lagen sind mit Z1, Z2, Z3 und die Stromzuleitung mit A und die Stromableitung mit A' gekennzeichnet.


Fig.5 bis 8 zeigen die vier Teilspulen der Gesamtspule 3 von Fig.4 gemäß den dort eingezeichneten Schnitten. Die Verbindungspunkte zwischen zwei Lagen, bei denen der Leiter die Spulenebene wechselt, sind mit Z1, Z2, Z3 und die Stromzuleitung A und die Stromableitung mit A' gekennzeichnet.



Fig.9 bis 12,20 zeigt Einzelspulen, die um eine Achse oder Welle gewickelt sind.
In Fig. 9,11,12,20 sind die Spulenpaare Sp1, Sp2, Sp3 jeweils von innen nach außen gewickelt und der Wickelvorgang erkenntlich gemacht durch die eingezeichneten Pfeile. Die einzelnen Spulenpaare Sp1 bis Sp3 sind untereinander im Umfangsbereich durch die Kontakte K verbunden und in Reihe geschaltet.

Fig.10 zeigt eine Wicklung, bei der das erste Spulenpaar Sp1 von innen nach außen gewickelt wurde und die weiteren Spulenpaare Sp2 bis Sp3 von außen nach innen. Hierbei sind die Spulen vorteilhafter weise mit einem durchgängigem Draht gewickelt.
Eine Besonderheit der Spulen der Fig.11,12,20 liegt darin, dass einzelne Teilspulen, wie in Fig.12 und 20, oder Spulenpaare, wie in Fig.11, gegeneinander versetzt gewickelt sind, was unterschiedliche Biegeradien der Teilspulen bei der Biegung oder Faltung ausgleicht, wie in Fig. 14 bis 16 und in Fig.17 bis 18 gezeigt.


Die Spulen in Fig.9 bis 12 sind scheibenförmig gewickelt, wohin gegen die Spule in Fig. 20 kegelstumpfmantelförmig gewickelt ist, wobei der Versatz der Wicklungen nur in Richtung der Papierebene vollzogen wurde und nicht in Richtung in die Papierebene hinein. Dies gilt auch für den Versatz in den Spulen der Fig.11,12. Dies wird in den Figuren 16 und 18 deutlich, in dem das rechteckige Spulenbündel im Faltbereich sichtbar wird, dass auch schon vor der Faltung in diesem Spulenbereich besteht.
Einzelne erfindungsgemäße Techniken der Fig.9 bis 14,17 können als Weiterbildung miteinander kombiniert werden.



Fig.13 zeigt die Verbindung nebeneinanderliegender herkömmlicher drahtgewickelten Einzelspulen und deren Leiterverbindung über jeweils ein Spulenbündel hinweg. Die Spulen sind hier noch idealisiert gezeichnet, da die Spulenbündel in der Praxis, speziell am Anfang jeder neuen Wicklungslage nach herkömmlicher Technik, nicht so gleichmäßig gewickelt werden können.



In den Fig. 14 bis 16 ist der Faltvorgang einer in der Ebene gewickelten Spule, ähnlich der in Fig.12, beschrieben, mit dem Unterschied, dass die Spulen in Fig.14 mit einem durchgängigen Draht gewickelt wurde, wie an der Pfeilrichtung des Wickelschemas in der Vergrößerung von Fig.14 zu sehen ist.
Fig.14 zeigt die Herstellungstechnik der Spule in einer Ebene und die Spule selbst im Querschnitt, so wie die Faltung dieser, die durch die Kraft F um eine Faltplatte geschieht, die auch Fig. 15 in der Draufsicht zeigt.


Fig.16 zeigt die gefaltete Doppel-Scheibenspule in ihrer Endform schematisch, die um eine Rückschlussscheibe der Maschinen berührungslos herum verläuft. Vorteilhaft ist hier, die im Scheibenbereich recht gut übereinanderliegenden Spulenbündel der einzelnen Teilspulen, wobei sie im Faltbereich und im Wickelkopfbereich teilweise exakt übereinanderliegen. Fig.17 und 18 zeigt den Faltvorgang einer als Kegelstumpfmantel gewickelten Spule, ähnlich der in Fig.13.


Fig.17 zeigt die Herstellungstechnik der kegelstumpfmantelförmigen Spulen, die hier abwechselnd von außen nach innen und dann von innen nach außen gewickelt wurde. Die Spule wurde um den Winkel a gegenüber einer ebenen Wicklung von Fig.12 gekippt gewickelt, wobei die Teilspulen im dargestellten Schnittbereich in der Blattebene zueinander versetzt gewickelt sind, was im Faltbereich der Spule, der Fig.18 in ihrer ungefalteten Form im Schnitt zu sehen ist.


Fig.17 zeigt auch den ersten Schritt der Faltung um eine Faltscheibe, bewirkt durch die Kraft F1, die wirkt bis die Spule bei der Faltung die Ebene der Scheibe erreicht. Hier bleibt zunächst ein Winkel ß zwischen Scheibe und Spulenbündel bestehen, der durch den zweiten Schritt der Faltung ausgeglichen wird, in dem die Kraft F2 das Spulenbündel gleichmäßig auf die Platte drückt. Dadurch entsteht eine Schubkraft FS innerhalb des Spulenbündels, welche die Windungen Richtung Scheibenzentrum drückt und damit den Winkel g in Fig.18 ausgleicht, so dass das Spulenbündel im Faltbereich gleichmäßig am abgeflachten Scheibenumfang anliegt.
Fig. 18 zeigt diesen Faltvorgang in dem Teilschnitt I-I von Fig.17 schematisch. Hier ist die Spule vor der Faltung schematisch im Schnitt zu sehen, so wie während der Faltung, wobei der Endzustand der Faltung durch die gestrichelte Linie angedeutet wurde.


Fig.19 zeigt das Prinzip einer Vorrichtung zur Herstellung erfindungsgemäßer Einzelspulen. Zu sehen ist ein Wickeldorn 16, der den Rahmen 19 für die beiden Teilspulen trägt. Der Motor M2 dreht den Dorn mit der Drehzahl n2. Der Motor M1 ist ein Außenläufermotor und dreht mit doppelter Drehzahl n1. Die Drahtgeberspule 50 wird von diesem Motor mitgedreht. Die Spulenführung wird durch die Linearmotoren ML1, ML2 bestimmt.
In einer Variante ist der Motor M2 ersetzt durch einen weiteren Außenläufermotor mit entgegengesetzter Drehrichtung zu M1, aber gleicher Drehzahl.

Fig.21 bis 23 zeigen die Wicklung einer Doppel-Scheibenspule, die sofort in die gefaltete Endform auf dem Wickelkörper gewickelt wird.



Fig. 21

Fig.21 zeigt den Wickelkörper, in Draufsicht und mit teilweisem Schnitt der Spule, während des Wickelvorganges. Zum Wickelkörper gehören sechs motorisch betriebene Vorrichtungen M, von denen hier vier sichtbar sind. Das erste Spulenpaar Sp1 der Spule ist schon fertig gewickelt und nun wird die Wicklung des zweiten Spulenpaares Sp2 mit der Wicklung von außen nach innen gerade begonnen. Die erste Windung wird in ihrer Endlänge vom Schieber S13 und den Schiebehaltern SH14 und SH24 und dem Halter H14 in Position gebracht und gehalten, wobei die Wicklung auf der in Fig.22 sichtbaren Unterseite des Wickelkörpers fortgesetzt wird. Dort wird die erste Windung der dritten Teilspule gerade in Position gebracht, damit der Schieber S23 die Windung auffangen kann und bis zum Anschlag des Halters H23 schieben kann, wo die Windung dann durch den Halter H24 zunächst festgehalten wird und dann um die Kante beim Schiebehalter SH2 in Fig.21 als zweite Windung der dritten Teilspule gelegt zu werden. Danach zieht sich der Schieber S13 etwas zurück, wobei die erste Windung vom Halter H14 festgehalten wird, so dass die zweite Windung von Schieber S13 aufgenommen und an die erste Windung passgenau herangeschoben wird, wobei der Halter H14 die erste Windung loslässt, so dass die erste und zweite Windung eine gemeinsame Position finden, die leicht in Richtung Vorrichtung MS1 verschoben ist, gegenüber der ersten Position der ersten Windung. Ist diese gefunden, halten SH14, H14 und SH24 die ersten beiden Windungen in Position und auf der Unterseite des Wickelkörpers wird in gleicher Weise verfahren u.s.w. bis die Teilspule fertig ist. Die nächste Teilspule wird dann von innen nach außen gewickelt unter Zuhilfenahme der Vorrichtungen SH14, H14, S13, SH24, H24. So werden die Teilspulen abwechselnd von außen nach innen und dann von innen nach außen gewickelt.


In Fig.22 zeigt einen Schnitt VII-VII durch den Träger des Wickelkörpers und die Spule der Fig. 21. Hier ist der zur Fig.21 passende Wickelvorgang gezeigt. Im besonderen ist zu sehen, dass die Vorrichtung MS1 und MS2 durch eine Steckverbindung mit der Platte des Wickelkörpers verbunden ist und eine elektrische Leitung L1 durch die Trägerplatte hindurch den Stecker St erreicht. Über den Stecker St werden die Motoren mit Energie versorgt und gesteuert. Auf diese Weise kann der Leiter der Spule ungehindert um die Vorrichtung MS1 und MS2 bei der Wicklung herumgeführt werden und die Spule kann problemlos nach Fertigstellung durch vorheriges Abziehen des Steckers entnommen werden. Der Anfang der Spule A' und deren Ende A'' liegen auf der Unterseite des Spulenkörpers.


Fig.23 zeigt die in Fig.21 und 22 entstandene fertige Doppel-Scheibenspule im Teilschnitt, die berührungslos um eine Motorrückschlussscheibe herum verläuft. Hier wird die Effizienz der Wicklung durch den gleichmäßigen Spulenbündelaufbau deutlich, sowie der außerhalb des Spulenbündels liegende Spulenanfang A' (auch Fig.21-22) und das Spulenende A''.

In einer Weiterbildung werden die Teilspulen auf dem gleichen Wickelkörper ineinander verzahnt gewickelt. Das heißt, der Leiter der zweiten Teilspule verläuft in der Rille der darunter liegenden beiden aneinanderstoßenden und benachbarten Leiter der ersten Teilspule, wobei der Leiter im Faltbereich beim Wickelvorgang jeweils die Rille wechselt, so dass die Leiter innerhalb des Spulenbündels insgesamt kompakter liegen und im Umfangsbereich der Doppel-Scheibenspule sich das Spulenbündel durch den Rillenwechsel etwas aufweitet, was für die meisten Anwendungen jedoch nichts ausmacht, da dieser Bereich bei diesen Anwendungen außerhalb des Luftspaltes liegt.


Fig.24 und 25 zeigt ein Wickelschema einer derartig verzahnten Wicklung anhand eines Spulenpaares.
Bei der Wicklung in Fig.24 wechselt in jedem der beiden Faltbereiche der Leiter die Rille und kreuzt dabei einen Leiter der anderen Teilspule.
Bei der Wicklung in Fig.25 wechselt der Leiter nur in einem der beiden Faltbereiche die Rille und kreuzt dabei jeweils zwei Leiter der anderen Teilspule.





Zusammenfassung

Es handelt sich um eine aus Draht gewickelte Einzelspule für elektrische Maschinen, die aus sich abwechselnden Lagen jeweils links- oder rechtsgewickelter Teilspulen aufgebaut ist, wobei eine links- und eine rechtsgewickelte Teilspule ein Spulenpaar bildet, welches aus einem durchgehenden Draht gewickelt ist.
Diese Spulen haben den Vorteil, dass sie ein gleichmäßiges und kompaktes Spulenbündel haben, wobei die Spulen einen umfangsseitigen Stromeingang und Stromausgang besitzen, so dass Leiterführungen vom Spuleninneren nach außen entfallen. Weitere Vorteile haben die Spulen ebenfalls, wenn sie für die Verwendung in Motoren in Bewegungsrichtung und/oder quer zur Bewegungsrichtung gebogen oder gefaltet ausgeführt werden müssen, da bei ihnen eine gezielte Formgebung ohne Deformierung des Spulenbündels möglich ist.
Es sind verschiedene Herstellungsverfahren für diese Spulen entwickelt worden, die ebenfalls enthalten sind.


Figur zur Zusammenfassung: Fig.9




Patentansprüche

1. Elektrische Spule (3) mit mehreren Windungen, als Einzelspule innerhalb einer elektrischen Maschine, wobei die Spule (3) mindestens aus zwei Teilspulen (3',3'') besteht, die gegensinnig (gegenläufig) in Luftspaltrichtung übereinander gewickelt sind und im wesentlichen gleichzeitig und vollständig vom gleichem Feld durchdrungen werden, wobei die Leiterenden (Z', Z''), die in Luftspaltebene auf einer Seite der Spulenbündel, der Innenseite der Teilspulen (3',3'') liegen, miteinander elektrisch verbunden sind und deren andere Leiterenden (A',A''), in Luftspaltebene auf der anderen Seite der Spulenbündel, der Außenseite der Teilspulen (3',3'') liegen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spule (3) mit Draht gewickelt ist und jede Teilspule (3', 3'') in Richtung Spulenachse (Luftspaltrichtung) aus einer Leiterschicht besteht, und dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') ein Spulenpaar sind, dass aus einem ununterbrochenen Draht gewickelt ist, und dass die Spule (3) aus mehreren in Luftspaltrichtung übereinanderliegenden Spulenpaaren (3',3''), besteht, die anhand der Leiterenden (A', A'') miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass die Spule (3) aus sich einander abwechselnden Lagen von links- und rechtsgewickelten Teilspulen besteht.

2. Elektrische Spule (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spule (3), im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogen und/oder gefaltet ist.

3. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') innerhalb einer rotierend arbeitenden Maschine um eine Achse oder Welle angeordnet sind.

4. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zu einer Linearmaschine gehören.

5. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') Teil einer trommelförmigen Wicklung sind.

6. Elektrische Spule (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') Teil einer zylindrischen Wicklung sind.

7. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') Teil einer scheibenförmigen Wicklung sind.

8. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenseiten der mindestens zwei Spulen (3',3'') in Nuten einer Luftspaltgrenzfläche eingelegt sind.

9. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') Luftspulen oder Teil einer Luftspaltwicklung sind.

10. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zum Ständer der Maschine gehören.

11. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zum Läufer der Maschine gehören.

12. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zu einem Motor gehören.

13. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zu einem Generator gehören.

14. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zu einer mindestens teilweise asynchron arbeitenden Maschine gehören.

15. Elektrische Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulen (3',3'') zu einer Synchronmaschine gehören.

16. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule mit umfangsseitigem Stromeingang A' und Stromausgang A'', bei der mindestens zwei Teilspulen (3',3'') auf einem Wickeldorn 16 gewickelt werden, nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) gewickelt wird, indem zuerst die eine Teilspule (3') gewickelt wird und deren innenliegendes Leiterende mit dem Leiteranfang der zu wickelnden Teilspule (3'') ein durchgehender Draht ist, und die Teilspule (3') dann auf den gleichen Wickeldorn stramm an die erste Teilspule (3') herangewickelt wird, so dass eine Spule (3'') bestehend aus mindestens einem Spulenpaar mit dem Spulenanfang A' und dem Spulenende A'' entsteht.

17. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule aus einem durchgängigen Leiter gewickelt werden, wobei mindestens dieser auf zwei Drahtgeberspulen (50,51) verteilt liegt oder eine elektrische Verbindung der beiden Leiterenden der beiden Drahtgeberspulen hergestellt wird und der Leiter vor Beginn des Wickelvorganges um den Dorn (16) gelegt wird und beim Wickelvorgang die erste Teilspule (3') durch Rotation des Dornes auf diesen gewickelt wird unter Zuhilfenahme einer Leiterführung, die den Wickelvorgang fest vorbestimmt ausführt, und die andere Teilspule (3'') danach auf den gleichen Dorn (16) gegensinnig gewickelt wird, wobei das innerhalb der Spule (3') liegende Leiterende zusammen mit der Drahtgeberspule (50) für die zweite Teilspule (3'') beim Wickeln der ersten Teilspule (3') fest mit dem Dorn (16) verbunden ist und mit diesem rotiert und diese Drahtgeberspule (50) erst danach mit einer Drahtführungsvorrichtung verbunden wird, die das Wickeln der zweiten Teilspule (3'') vorbestimmt ausführt, wenn der Wickeldorn nun andersherum drehend den Draht zur Teilspule (3'') aufwickelt und die Gesamtspule (3) außenseitig beim Wickelvorgang durch eine Spulenbegrenzung (19) begrenzt wird und die Spule (3) vorzugsweise in dieser Begrenzung zumindest vorfixiert oder sogar verklebt, vergossen oder verbacken wird.

18. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule aus einem durchgängigen Leiter gewickelt werden, wobei mindestens dieser auf zwei Drahtgeberspulen (50,51) verteilt liegt oder eine elektrische Verbindung der beiden Leiterenden der beiden Drahtgeberspulen hergestellt wird und der Leiter vor Beginn des Wickelvorganges um den Dorn (16) gelegt wird und beim Wickelvorgang die erste Teilspule (3') durch Rotation des Dornes auf diesen gewickelt wird unter Zuhilfenahme einer Leiterführung, die den Wickelvorgang fest vorbestimmt ausführt, und die andere Teilspule (3'') gleichzeitig mit der ersten Teilspule (3') gewickelt wird, wobei die Drahtgeberspule (50) für die zweite Teilspule (3'') mit doppelter Drehzahl rotiert und mit einer Drahtführungsvorrichtung ML1 verbunden ist, so dass beide Teilspulen (3',3'') mit gleicher Geschwindigkeit gewickelt werden, und die Gesamtspule (3) außenseitig beim Wickelvorgang durch eine Spulenbegrenzung (19) begrenzt wird und die Spule vorzugsweise in dieser Begrenzung zumindest vorfixiert oder sogar verklebt, vergossen oder verbacken wird.

19. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulenpaare auf einem Wickeldorn nebeneinander gewickelt werden und deren umfangsseitigen Spulenein- und -ausgänge (A', A'') zu einer Reihenschaltung verbunden werden, so dass eine mehrschichtige Spule (3) entsteht.

20. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wickeln einer Spule (3) bestehend aus n Spulenpaaren (n= 1,2,3...), an die einschichtigen Teilspulen (3', 3'') des ersten Spulenpaares, von deren Umfangsbereich ausgehend und an deren Spulenende (A' oder A'') mit ununterbrochenem Draht anschließend, die nächste Teilspule (3') von außen nach innen gewickelt wird und wiederum daran anschließend, die nächste Teilspule (3'') daran anschließend, von innen nach außen gewickelt wird, wobei so bis zum n-ten Spulenpaar weiter verfahren wird.

21. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spulenpaar auf einem Wickelkörper aus einem Draht gewickelt wird, in dem die Teilspule 3' von außen nach innen gewickelt wird und anschließend die Teilspule 3'' von innen nach außen, wobei im Falle einer Spule, die aus mehreren Spulenpaaren besteht, das zweite und alle weiteren Spulenpaare mit einem durchgehenden Draht in gleicher Weise, wie das erste Spulenpaar direkt daran anschließend gewickelt wird.

22. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 20-21, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung der Teilspule (3') von außen nach innen so vorgenommen wird, dass deren erste Windung um eine Schub- und/oder Zugvorrichtung gewickelt wird, die die Windung innenseitig begrenzt, damit die zweite Windung zwischen Schub- und/oder Zugvorrichtung und erster Windung zunächst locker gelegt werden kann, wird die erste Windung durch eine Haltevorrichtung zunächst in der Anfangsposition gehalten, deren Halterung in dem Moment gelöst wird, wenn die Schub- und/oder Zugvorrichtung die zweite Windung von innen gegen die erste Windung stramm anliegend drückt, ist dies geschehen werden beide Windungen von der Haltevorrichtung in Position gehalten, während sich die Schub- und/oder Zugvorrichtung von den Leiterschleifen löst und Platz macht zum Einlegen der dritten Windung zwischen Schub- und/oder Zugvorrichtung und der ersten und zweiten Windung, nun drückt die Schub- oder Zugvorrichtung die dritte Windung an die beiden vorigen Windungen eng an, währenddessen die Haltevorrichtung die Halterung löst, so dass alle Leiterwindungen eine neue gemeinsame Position finden, so wird fortgefahren bis die Teilspule komplett ist und die erst zu diesem Zeitpunkt ihre endgültige Position erhält, wobei die Länge der ersten Windung dafür die maßgebende ist, wobei zur Wicklung der Teilspule mindestens zwei solcher Vorrichtungspaare bestehend aus Schub- und/oder Zugvorrichtung und Haltevorrichtung verwendet werden.

23. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule, nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die einschichtigen Teilspulen (3', 3'') scheibenförmig auf den Dorn gewickelt werden.

24. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die einschichtigen Teilspulen (3', 3'') in Form des Mantels eines Kegel- oder Kegelstumpfes auf den Dorn gewickelt werden.

25. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16 bis 24 dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte einschichtigen Teilspulen (3', 3'') und/ oder benachbarte Spulenpaaren in Spulenschichtebene mindestens teilweise zueinander versetzt gewickelt werden.

26. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spulenpaar auf den Dorn gewickelt und anschließend vom Dorn genommen und in die Endform gebogen oder gefaltet wird.
27. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 26, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulenpaare (3',3'') unabhängig voneinander auf einen Dorn gewickelt und anschließend vom Dorn genommen und so in die Endform gebogen oder gefaltet werden, dass sie anschließend passgenau ineinander geschoben oder gesetzt werden können und sie so die Spule (3) bilden, deren Spulenpaare im wesentlichen deckungsgleich zueinander liegen und die durch deren Spulenenden (A', A'') elektrisch in Reihe geschaltet werden.

28. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule, nach einem der Ansprüche 24 bis 27 dadurch gekennzeichnet, dass eine kegelmantelförmige Spule um eine Faltscheibe gebogen oder gefaltet wird und deren Spulenbündel auf die Fläche der Faltscheibe um den Winkel ß gepresst wird, wodurch sich das Spulenbündel gleichmäßig an die abgeflachte Stirnkante der Faltscheibe um den Winkel ? anlegt.

29. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 1 bis 15,20,21,22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spulenpaar auf einen Wickelkörper sofort in die gebogene oder gefaltete Endform gewickelt wird.

30. Herstellungsverfahren zum Wickeln von einer Spule (3) in Form von einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenpaare (3',3'') im Luftspaltbereich ineinander verzahnt gewickelt werden und die Leiter der Teilspule 3' benachbarte Leiter der Teilspule 3'' im Faltbereich der Spule (3) kreuzen.