Elektrischer Kleinstmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen
Kleinstmotor mit einer im Luftspalt zwischen einem feststehenden Kernmagneten und
einem ebenfalls feststehenden, den Kernmagneten umgebenden magnetischen Rückschlußmantel
umlaufenden, frei tragenden Ankerwicklung. Sie behandelt besonders die Ausbildung
und Herstellung dieser Ankerwicklung im Sinne der Erzielung besonders guter elektrischer
und mechanischer Eigenschaften für einen solchen Kleinstmotor.Small electric motor The invention relates to an electric motor
Miniature motor with an in the air gap between a fixed core magnet and
a likewise stationary magnetic yoke sheath surrounding the core magnet
circumferential, self-supporting armature winding. It deals particularly with training
and manufacture of this armature winding in the sense of achieving particularly good electrical
and mechanical properties for such a miniature motor.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß die im axialen Hin- und Hergang
eine Polteilung überstreichende Ankerwicklung aus einem einzigen Draht maschinell
und nach einem an sich bekannten Stromlaufschema zick-zack-förmig hin- und herlaufend
und sich, nach jedem Umlauf des Drahtes, eng Windung neben Windung legend zwei-
oder mehrlagig und im Außendurchmesser mit jeder Lage wachsend gewickelt, wobei
dieser fortlaufende Draht an den axialen Enden des Ankerkörpers jeweils lediglich
in die neue Richtung umgelenkt und nur an seinem Anfang und Ende zu einem und mit
einer oder mehreren Anzapfungen zu anderen Stromzuführungsorganen geführt ist.For this purpose, according to the invention, the axial reciprocation
A single wire armature winding sweeping over one pole pitch by machine
and running back and forth in a zigzag shape according to a circuit diagram known per se
and after each turn of the wire, place two tight turns next to each other.
or in multiple layers and wound with increasing outer diameter with each layer, whereby
this continuous wire at the axial ends of the anchor body only in each case
diverted in the new direction and only at its beginning and end to one and with
one or more taps is led to other power supply organs.
Das Wickelschema, das angewendet wird, ist bereits früher für die
Herstellung von Wicklungen für Elektromotoren angegeben worden; dabei wurde die
Wicklung aus einzelnen vorgeformten Spulen aufgebaut, die an ihren Enden, an den
Wickelköpfen, miteinander verlötet und an bestimmten Stellen auch mit Lamellen eines
der Stromzuführung dienenden Kollektors verbunden sind. Eine weitere Veröffentlichung
zeigt ein Stromlaufschema mit einer durchlaufenden Wicklung, die ebenfalls schräg
zu den Mantellinien der Wicklung hin und her verlaufend an den Enden und an mehreren
Anzapfstellen mit Stromzuführungsorganen verbunden ist. Aber auch dabei ist die
Wicklung aus einzelnen Teilleitem zusammengesetzt, welche an Kollektorlamellen befestigt
und mit diesen leitend verbunden sind.The wrapping scheme that is used is earlier for the
Manufacture of windings for electric motors has been specified; was the
Winding made up of individual preformed coils attached to the ends at the
Winding heads, soldered together and in certain places also with lamellas
the power supply serving collector are connected. Another publication
shows a circuit diagram with a continuous winding, which is also at an angle
running back and forth to the surface lines of the winding at the ends and at several
Tapping points is connected to power supply organs. But that's also there
Winding composed of individual partial conductors, which are attached to the collector lamellas
and are conductively connected to them.
Die neue maschinelle Wicklung eines Trommelankers mit fortlaufendem
einzigen Draht ergibt für einen Kleinstmotor mit feststehendem Kernmagneten und
einem diesen umgebenden magnetischen Rückschlußmantel erhebliche Vorteile elektrischer
und mechanischer Art. Der magnetische Hauptfluß des Ständers, der radial vom Kernmagnet
durch den Luftspalt nach dem Eisenrückschluß verläuft und dabei am Umfang einen
sinusfönnigen Verlauf der Induktion aufweist, paßt sich besonders gut der von der
Wicklung erzeugten Durchflutung, die, wie an Hand der Zeichnung erläutert wird,
vorwiegend trapezförmig ist, an, was einen guten elektrischen Wirkungsgrad, insbesondere
große Anlaufmomente, ergibt. Da der zylindrisch glatte Anker keine Wickelköpfe od.
dgl. besitzt, das zylindrische Kerrunagnetsystein in der Länge also nicht überragt,
wird der an den Stirnseiten des Magneten auftretende Streufluß sich nicht mit der
Durchflutung des Ankers verketten. Der Streufluß, der sich im Raum außerhalb der
Magnetlänge, nach außen immer schwächer werdend, befindet, kann dann für die Kommutierung
kaum störend sein.The new mechanical winding of a drum armature with continuous
single wire results for a miniature motor with fixed core magnet and
this surrounding magnetic yoke sheath considerable advantages electrical
and mechanical type. The main magnetic flux of the stator, which is radial from the core magnet
runs through the air gap after the iron back yoke and thereby one on the circumference
has a sinusoidal course of induction, that of the
Winding generated flux, which, as explained on the basis of the drawing,
is predominantly trapezoidal, indicating good electrical efficiency, in particular
large starting torques, results. Since the cylindrical smooth armature does not have any end windings or.
the like, so the cylindrical Kerrunagnetsystein does not protrude in length,
the leakage flux occurring at the end faces of the magnet does not coincide with the
Concatenate the flow through the anchor. The leakage flux that is in space outside the
Magnet length, becoming increasingly weaker towards the outside, can then be used for commutation
hardly be disturbing.
Da die erfindungsgemäß sich durch Anwendung eines an sich bekannten
Wickelschemas, dessen Ausführung durch maschinelle Herstellung abgewandelt wurde,
bei einer an sich bekannten Motorbauform ergebende Wicklung nicht länger oder nur
wenig länger als der innen liegende Dauermagnet gehalten werden kann, ergibt sich
für den Motor in axialer Richtung eine geringe Baulänge, so daß der Trommelanker
gegen Beschleunigungen verhältnismäßig unempfindlich wird. Durch den Fortfall von
Wickelköpfen, Lötstellen von Stäben, Haltevorrichtungen u. dgl. gemäß der vorgeschlagenen
Herstellung wird nicht nur bewirkt, daß der Anker verhältnismäßig leicht wird, sondern
daß er auch ein besonders kleines Trägheitsmoment aufweist. Insgesamt ergibt sich
durch die Verwendung der vorgeschlagenen Trommelwicklung im Luftspalt zwischen einem
feststehenden Dauermagnetsystem und dem Eisenrückschhißmantel für den Motor bei
geringem Raum und Gewichtsbedarf ein sehr guter elektrischer Wirkungsgrad und insbesondere
die Fähigkeit, sehr rasch anlaufen und sehr rasch stoppen zu können.Since the invention is based on the application of a known
Winding schemes, the execution of which has been modified by machine production,
with a known motor design no longer or only winding
a little longer than the internal permanent magnet can be held, results
a short length for the motor in the axial direction, so that the drum armature
is relatively insensitive to acceleration. With the elimination of
Winding heads, soldered points of bars, holding devices and the like according to the proposed
Manufacturing not only causes the anchor to be relatively light, but also
that it also has a particularly small moment of inertia. Overall it results
by using the proposed drum winding in the air gap between one
fixed permanent magnet system and the iron flashback jacket for the motor
very good electrical efficiency and, in particular, low space and weight requirements
the ability to start very quickly and stop very quickly.
Die Erfindung sei nachstehend an einem Ausführungsbeispiel der Zeichnung
näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 eine in die Ebene ausgebreitete
Wicklung mit den darunter angedeuteten Polschuhen, während F i g. 2 schematisch
einen Schnitt durch den zusammengebauten Motor wiedergibt.
Wie aus
F i g. 2 ersichtlich ist, hat der Motor eine freitragende Trommelwicklung
19, die mit ihrem Rand auf einer Scheibe2 befestigt ist und mit bestimmten
Anzapfpunkten über Leitungen 119 zu den Lamellen 20 eines Kollektors geführt
ist, mit dem nicht dargestellte Zuführtings- und Ableitungsbürsten zusammenwirken.
Die Scheibe 2, und somit der Trommelanker, ist auf der Welle des Motors befestigt,
die den feststehenden,. zylindrischen, in Richtung des Pfeiles 14 magnetisierten
Dauermagneten 15 durchdringt. Der magnetische Rückschluß wird durch den Eisenrückschlußmantel
18 gebildet. Mit 16 ist der magnetische Luftspalt der Maschine bezeichnet.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment of the drawing, namely FIG. 1 shows a winding spread out in the plane with the pole pieces indicated below, while FIG. 2 schematically shows a section through the assembled engine. As shown in FIG. 2, the motor has a cantilevered drum winding 19, which is fastened with its edge on a disk 2 and is led with certain tapping points via lines 119 to the lamellas 20 of a collector, with which supply and discharge brushes (not shown) cooperate. The disk 2, and thus the drum armature, is attached to the shaft of the motor, which has the stationary. cylindrical permanent magnet 15 magnetized in the direction of arrow 14 penetrates. The magnetic yoke is formed by the iron yoke jacket 18. With 16 the magnetic air gap of the machine is referred to.
In der Abwicklung der F i g. 1 sind der Südpol 14 und der Nordpol
13 am unteren Rand angedeutet. Die Abwicklung ist über die wahre Länge, von
Linie A-A bis Linie B-B reichend, hinaus verlängert dargestellt. Die Wicklung besitzt
Anzapfungen 6 bis 12, welche zu kleinen Kollektorlamellen führen. F i
g. 1
gibt vorwiegend den Stromverlauf wieder, ohne auf die Anordnung der Leiter
in den einzelnen Lagen Rücksicht zu nehmen. Verfolgt man zur Erläuterung der Funktion
dieser Wicklung den Stromverlauf von der Lamelle 6, wo ein Pfeil den eintretenden
Strom darstellt, bis zu der Lamelle 9, welche den herausführenden Strom fährt,
so erkennt man, daß sich innerhalb der schräg laufenden Drähte Strombelagzonen ausbilden,
innerhalb welcher die Ströme entweder von oben nach unten oder von unten nach oben
fließen. Um dies besonders deutlich zu machen, ist der Wickeldraht, soweit er nach
unten fließenden Strom führt, stark ausgezogen und soweit er nach oben fließenden
Strom fährt, gestrichelt gezeichnet.In the settlement of the F i g. 1 , the south pole 14 and the north pole 13 are indicated at the lower edge. The development is shown extended beyond the true length, extending from line AA to line BB. The winding has taps 6 to 12, which lead to small collector lamellas. F i g. 1 mainly shows the current flow without taking into account the arrangement of the conductors in the individual layers. If one follows the course of the current from the lamella 6, where an arrow represents the incoming current, to the lamella 9, which drives the outgoing current, to explain the function of this winding, one recognizes that current coating zones are formed within the inclined wires which the currents flow either from top to bottom or from bottom to top. In order to make this particularly clear, the winding wire, as far as it carries current flowing downwards, is strongly drawn out and as far as it moves upwardly flowing current, it is shown in dashed lines.
Man kann aus F i g. 1 auch die Entstehung der Wicklung auf
einer Wickelmaschine erkennen. Wenn man bei dem Stromzuführungspunkt 6 mit
dem Wickeln nach rechts beginnt, so wird der Draht in Form einer Schraubenlinie
bis zur unteren Kante und dann zurück bis zur oberen Kante geführt. Der sich ergebende
Wickelschritt ist dann fast so groß wie die Polteilung und unterscheidet sich von
dieser nur um die halbe Drahtstärke. über die Polpaarteilung hinweg ist der Abstand
der Wicklungsdrähte gleich ihrer Dicke, das heißt, die je nächstfolgende
Wicklung liegt unmittelbar neben der vorangegangenen. Im Verlauf dieses Wickelvorganges
ergibt sich auf diese Weise eine in zwei oder mehr Lagen übereinander geschichtete
außen zylindrisch glatte Drahtwicklung; Anfang und Ende eines solchen Drahtwickels
sind dabei ein- oder inehrschichtig voneinander getrennt, wobei mit dem Wickeln
an beliebiger Stelle aufgehört, der zum Wickel zusammengefügte Draht beliebig lang
sein kann. Vorzugsweise wird man je-
doch nach Abschluß von ganzen Lagen aufhören
und dann Anfang und Ende der Wicklung elektrisch zusammenschheßen, indem sie zum
gleichen Stromzuführungspunkt geleitet werden. Außerdem sind die Punkte
7, 8, 9 ... 12 zu den Lamellen 20 (F i g. 2) geführt.From FIG. 1 also recognize the formation of the winding on a winding machine. If you start winding to the right at the power supply point 6 , the wire is guided in the form of a helical line to the lower edge and then back to the upper edge. The resulting winding step is then almost as large as the pole pitch and only differs from it by half the wire thickness. on the Polpaarteilung across the distance of the winding wires is equal to their thickness, that is, each next following winding lies immediately adjacent to the previous one. In the course of this winding process, this results in an externally cylindrically smooth wire winding layered one on top of the other in two or more layers; The beginning and end of such a wire coil are separated from one another in one or more layers, with the winding stopping at any point, and the wire joined together to form the coil can be of any length. Preferably, however, one will stop after the completion of whole layers and then electrically connect the beginning and end of the winding by leading them to the same power supply point. In addition, points 7, 8, 9 ... 12 are led to the lamellae 20 ( FIG. 2).