DE3014943A1 - Spulenelement fuer einen elektromotor und verfahren zur herstellung des spulenelementes - Google Patents
Spulenelement fuer einen elektromotor und verfahren zur herstellung des spulenelementesInfo
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Description
Japan
Spulenelement für einen Elektromotor und Verfahren zur Herstellung des Spulenelementes
Die Erfindung betrifft ein Spulenelement für einen Elektromotor sov/ie ein Verfahren zur Herstellung eines Spulenelementes
für einen Elektromotor.
Zur Zeit werden verschiedene Elektromotoren verwendet, und zwar solche mit umlaufenden Spulen, kernfreie, nutenfreie
oder bürstenlose. Der Rotor oder Stator dieser Motoren wird im allgemeinen dadurch hergestellt, daß ein elektrisch
leitender Draht auf den Umfang eines zylindrischen Körpers gewickelt wird. Zu den Motoren, die einen derartigen Rotor
oder Stator enthalten, gehören auch die scheibenartigen, deren Rotor oder Stator von einer flachen oder scheibenförmigen
Spule gebildet ist.
Bekannte Herstellungsverfahren, besonders für zylinderförmige Motorspulen, sind das in der US-PS 3 191 081 beschriebene
schiefe Wickelverfahren ("skew winding", auch als "Honeycomb-Verfahren" bezeichnet) und das Glockenverfahren.
Diese Verfahren bestehen darin, daß ein Draht um einen zylindrischen oder säulenförmigen Wickelkörper
gewickelt wird, um eine Spule mit einer vorgegebenen Gestalt zu erzeugen. Demzufolge haben die bekannten Verfahren
insofern Nachteile, als Schwierigkeiten beim mechanischen Wickeln eines Drahtes mit hohen Geschwindigkeiten
auftreten, die zu einer Verringerung der Wirtschaftlichkeit bei der Spulenherstellung führen. Weitere
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Nachteile der gebräuchlichen Herstellungsverfahren
für Spulen bestehen darin, daß ein Wickelkörper, auf den ein Draht aufgewickelt ist, zwangsläufig eine
große Dicke aufweist, um der durch den aufgewickelten Draht entstandenen Kraft standzuhalten, weshalb der Wickelkörper
folglich schwer wird; ferner kann es geschehen, daß einige Windungen einer Spule auf anderen Windungen
liegen, was die Dicke der Spule und des Wicklungsträgers vergrößert; schließlich ist es möglich, daß einige
Teile der Spule elektromagnetisch inaktiv werden und den Wirkungsgrad eines mit einer solchen fehlerhaften
Spule ausgestatteten Motors verringern. Diese unerwünschten Merkmale treten nicht nur bei zylindrischen
Motorspulen, sondern auch bei allen anderen Arten von
Motorspulen auf.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Spulenelement zu schaffen, das die Nachteile vermeidet und wirtschaftlich
bei geringen Montagekosten für derartige Spulenelemente herstellbar ist, wobei durch dieses Spulenelement
die Leistungsfähigkeit eines damit ausgerüsteten
Elektromotors gesteigert wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Spulenelementes zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Spulenelement
durch die Merkmale des Hauptanspruches und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Spulenelementes
durch die Merkmale des Anspruchs 17 gekennzeichnet, während weitere Lösungen der Aufgabe durch die Merkmale
der Ansprüche 33 und 38 gekennzeichnet sind.
Bei der Herstellung wird ein Draht schraubenförmig und konzentrisch zu einer Ausgangswicklung aufgewickelt, an
deren Rand oder Umfang eine gerade Anzahl von 2n-Teilpunkten festgelegt wird (n = 1, 2, ...), die den Rand
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" 24 " 30U9A3
der Ausgangswicklung in jeweils gleiche Teile einteilen; anschließend werden Bezugslinien, die durch die jeweiligen
Teilpunkte laufen, und Biegelinien festgelegt, die ebenfalls durch die Teilpunkte laufen und einen vorgegebenen
Winkel mit der jeweils zugehörigen Bezugslinie einschließen, so daß sie die Ausgangswicklung
in eine gerade Anzahl von untereinander gleichen Abschnitten aufteilen; daraufhin wird die Ausgangswicklung
in der Weise gebogen, daß jeweils übernächste Biegelinien in dieselbe Richtung vorstehen, so daß
schließlich die Vorder- und die Rückflächen der Abschnitte
der Ausgangswicklung an unterschiedlichen Seiten der fertigen Spule erscheinen.
Gemäß der Erfindung kann die Ausgangswicklung drei unterschiedliche
Gestalten aufweisen. Eine erste Gestalt wird dadurch hergestellt, daß ein Draht zylindrisch um
eine säulenförmige Oberfläche gewickelt wird. Eine zweite Ausführungsform wird durch schraubenförmiges und
konzentrisches Aufwickeln eines Drahtes in Ringform in einer Ebene hergestellt. Die dritte Form schließlich
wird dadurch erhalten, daß ein Draht schraubenförmig und konzentrisch kegelstumpfförmig aufgewickelt wird.
Die Spulenelemente gemäß der Erfindung haben ebenfalls drei, verschiedene Formen. Bei der ersten Form liegen
die jeweiligen Abschnitte der Ausgangswicklung auf einer zylindrischen Fläche. Bei der zweiten Form des
Spulenelementes liegen die jeweiligen Abschnitte der Ausgangswicklung in Form eines Sterns in einer Ebene
und ergeben auf diese Weise ein sternförmiges Spulenelement. Die dritte Art wird dadurch erzeugt, daß die
jeweiligen Segmente bei der Ausgangswicklung entlang der Oberfläche eines Kegelstumpfes angeordnet sind, so
daß sich ein kegelstumpfförmiges Spulenelement ergibt. Diese drei Arten von Spulenelementen können aus jeder
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der erwähnten drei Ausgangswicklungen hergestellt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine zylinderförmige Ausgangswicklung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 eine flache ringförmige Ausgangswicklung in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 3 eine kegelstumpfförmige Ausgangswicklung in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes, aus der Ausgangswicklung
nach Fig. 1 hergestelltes Spulenelement in perspektivischer Darstellung,
Fig. 5 ein gemäß der Erfindung aus den Ausgangswicklungen nach den Fig. 2 oder 3 hergestelltes,zylinderförmiges
Spulenelement in perspektivischer Darstellung,
Fig. 6 ein erfindungsgemäßes,aus der Ausgangswicklung
nach Fig. 1 hergestelltes sternförmiges Spulenelement in einer Draufsicht,
Fig. 7 ein erfindungsgemäßes, aus der Ausgangswicklung
nach Fig. 3 hergestelltes sternförmiges Spulenelement in einer Draufsicht,
Fig. 8 ein erfindungsgemäßes,aus der Ausgangswicklung
nach Fig. 1 hergestelltes kegelstumpfförmiges Spulenelement in perspektivischer Darstellung,
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Fig. 9 ein erfindungsgemäßes, aus den Ausgangswicklungen
nach den Fig. 2 oder 3 hergestelltes kegelstumpfförmiges Spulenelement in perspektivischer Darstellung
,
Fig. 10 die Abwicklung des Spulenelementes nach Fig. 4, Fig. 11 die Abwicklung des Spulenelementes nach Fig. 5f
Fig. 12 die Abwicklung des Spulenelementes nach Fig~ 8,
Fig. 13 die Abwicklung der Ausgangswicklung nach Fig. 3,
Fig. 14 eine flache ringförmige Ausgangswicklung in einer
Draufsicht,
Fig. 15 die Abwicklung eines erfindungsgemäßen, aus der
Ausgangswicklung nach Fig. 14 hergestellten Spulenelementes
,
Fig. 16 eine flache ringförmige Ausgangswicklung in einer
Draufsicht und
Fig. 17 die Abwicklung eines erfindungsgemäßen, aus der
Ausgangswicklung nach Fig. 16 hergestellten Spulenelementes
.
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Für die Ausgangswicklungen ,aus denen gemäß dem Verfahren
ein Spulenelement eines Elektromotors hergestellt werden kann, gibt es drei Typen. Wie aus Fig.
1 ersichtlich, wird eine erste Ausgangswicklung 2 dadurch hergestellt, daß ein elektrisch leitender
Draht auf den Umfang eines säulenförmigen Blocks in zylindrischer Form dicht Windung an Windung
gewickelt wird. Eine zweite Ausgangswicklung 6 wird dadurch hergestellt, daß ein elektrisch leitender
Draht konzentrisch in derselben Ebene in Form eines flachen Rings (Fig. 2) gewickelt wird. Eine dritte
Ausgangswicklung 12 wird gebildet, indem ein elektrisch leitender Draht dicht Windung an Windung auf die Oberfläche
eines imaginären Kegelstumpfblockes 14 (Fig. 3) gewickelt wird. Der elektrisch leitende Draht, aus
dem die oben erwähnten Ausgangswicklungen 2, 6 und hergestellt sind, ist mit einer Vergußmasse und einer
elektrisch isolierenden Schicht beschichtet. Die bei der Herstellung der Ausgangswicklung verwendeten
(nicht dargestellten) Wickelkörper haben Formen, die mit denen übereinstimmen, in die die Ausgangswicklungen
2, 6 und 12 gebracht werden. Demzufolge hat der Wickelkörper der ersten Ausgangswicklung 2 säulenförmige
Gestalt. Der Wickelkörper der zweiten Ausgangswicklung 6 weist eine ebene Gestalt auf. Der Mittelbereich
dieses Wickelkörpers ist mit einem kreisförmigen Fortsatz versehen. Der Wickelkörper der dritten
Aiusgangswicklung 1 2 hingegen ist von kegelstumpfförmiger Gestalt. Sobald der Draht um einen dieser Wickelkörper
mit der beschriebenen Form gewickelt ist, wird die auf die Oberfläche des gewickelten Drahtes aufgebrachte
Vergußmasse mit Hilfe eines organischen Lösungsmittels oder Wärme geschmolzen. Sobald die verflüssigte
Vergußmasse wieder hart geworden ist, kann die einen einstückigen Körper bildende Wicklung von
dem Wickelkörper abgenommen werden und ergibt eine
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in die erwähnte Form gebrachte, sicher zusammenhaltende Wicklung. Zu dieser Zeit stellen Ausgangswicklungen 2,
6, 12 ein endloses Band dar. Die Ausgangswicklung, die
dadurch hergestellt wird, daß ein einzelner Draht um einen Wickelkörper gewickelt wird, hat einen Wicklungsanfang und ein Wicklungsende.
Aus den oben erwähnten drei Arten von Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 können Spulenelemente 16, 18, 20
in Formen hergestellt werden, wie sie in Fig. 4 (oder 5), Fig. 6 (oder 7) und Fig. 8 (oder 9) veranschaulicht sind.
Im folgenden ist nunmehr das Herstellungsverfahren eines ersten in Fig. 4 oder 5 veranschaulichten Spulenelementes
beschrieben, bei dem die Ausgangswicklung gebogen wird und deren gebogene Abschnitte auf der Umfangsflache
eines imaginären Zylinders 22 liegen.
Zunächst wird an dem Umfang jeder Ausgangswicklung 2, und 12 eine Anzahl, d.h. 2n (wobei η eine ganze Zahl
1,2 oder 3 ist) von Teilpunkten 24, 26 mit untereinander gleichem Abstand festgelegt (die Bezugszeichen 24,
kennzeichnen jeweils zwei benachbarte Teilpunkte. Bei der ersten Ausgangswicklung 2 mit
zylinderförmiger Gestalt werden die Teilpunkte 24, 26, wie in Fig. 1 veranschaulicht, an dem unteren Rand der
zylinderförmigen Ausgangswicklung 2 festgelegt. Bei der
zweiten, ringförmigen Ausgangswicklung 6 werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die Teilpunkte 24, 26 an dem
äußeren Rand der Ringgestalt angetragen. Bei der dritten Ausgangswicklung 12 mit der kegelstumpfförmigen Gestalt
hingegen werden die Teilpunkte 24, 26 außen, an der Basis des Kegelstumpfes festgelegt, wie dies Fig. 3 zeigt.
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Daran anschließend werden gedachte Bezugslinien 28, 30 festgelegt,
die durch die oben erwähnten Teilpunkte 24, 26 laufen. Bei der ersten zylindrischen Ausgangswicklung
2 laufen die imaginären Bezugslinien 28, 30 parallel zu der Achse des Zylinders. Bei der zweiten ringförmigen
Ausgangswicklung 6 laufen die imaginären Bezugslinien 28, 30 durch den Mittelpunkt 34 der ringförmigen
Ausgangswicklung 6. Hingegen gehen die imaginären Bezugslinien 28, 30 bei der dritten Ausgangswicklung
12 mit der kegelstumpfförmigen Gestalt durch
die gedachte Kegelspitze 36 des Kegelstumpfes.
Weiter werden Biegelinien 38, 40 festgelegt, die durch die Teilpunkte 24, 26 mit vorgegebenen Winkeln 01, 0~/
gemessen gegen die imaginären Bezugslinien 28, 30, laufen. Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, schließt
jede nächste Biegelinie 38 mit der zugehörigen'ima-'
ginären Bezugslinie 28 denselben Winkel 01 ein. Jede nächste Biegelinie 30 hingegen schließt mit der
entsprechenden imaginären Bezugslinie 30 jeweils den gleichen Winkel 0_ ein. Wenn das erste in Fig. 4 gezeigte
Spulenelement hergestellt wird, werden die Biegewinkel 01 und 0_ so festgelegt, daß sie der folgenden
Gleichung genügen:
= 0.
Demzufolge teilen die Biegelinien 38, 40 die Ausgangswicklungen 2, 6, 12 nach den Fig. 1 bis 3 in 2n im
wesentlichen gleiche bandförmige Abschnitte 42, 44.
Bei der praktischen Ausführung wird die Ausgangswicklung mittels einer Formvorrichtung entlang den Biegelinien 3 8 und
40 vorläufig gebogen. Im Falle der ersten Ausgangswicklung 2 nach Fig. 1 und der dritten Ausgangswicklung
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nach Fig. 3 wird die Kraft auf die Ausgangswicklung 2, 12
in der Weise ausgeübt, daß die Biegelinie 38 nach außen kommt und die Biegelinie 40 neben der Biegelinie 38 nach
innen vorsteht, so daß mit anderen Worten sich nach außen oder innen gerichtete Vorsprünge wiederholen. Auf die
zweite scheibenförmige Ausgangswicklung 6 wird die Kraft so ausgeübt, daß die Biegelinie 38 nach oben
und die Biegelinie 40 neben der Biegelinie 38 nach unten kommt und sich mit anderen Worten nach oben und nach unten
stehende Ausbuchtungen abwechselnd wiederholen. Die einer derartigen, oben erwähnten vorläufigen Verformung
unterzogenen Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 werden in
eine zylinderförmige Formvorrichtung mit einem Durchmesser von im wesentlichen D eingelegt und erneut unter Kraft
gebogen. Hieraus ergibt sich ein Spulenelement 16, das,
wie in Fig. 4 oder 5 gezeigt, einen Durchmesser D und eine Höhe L aufweist und deren bandförmige Abschnitte
42, 44 sich entlang der ümfangsflache eines imaginären
Zylinders 22 erstrecken.
Wie aus den oben erwähnten Herstellungsschritten ersichtlich ist, entspricht die Fläche des bandförmigen Abschnittes
42, die von der Fläche des in den Fig. 4 oder 5 gezeigten Spuelenelementes 16 nach außen zeigt,
der äußeren Fläche der Ausgangswicklungen 2, 12. Die Fläche
des bandförmigen Abschnittes 44, die ebenfalls von der Fläche des Spulenelementes 16 nach außen zeigt, entspricht
der inneren Oberfläche der £usgangswicklungen 2, 12. Mit
anderen Worten, die äußere und die innere Oberfläche der Ausgangswicklungen 2, 12 erscheint aufgrund des Biegens
abwechselnd auf der äußeren Fläche des Spulenelementes 16, wie dies in den Fig. 4 oder 5 dargestellt ist. Bei
dem Spulenelement 16 nach Fig. 5, das aus der scheibenförmigen Ausgangswicklung 6 nach Fig. 2 hergestellt ist,
zeigen deren untere und obere Oberflächen abwechselnd von der äußeren Fläche des Spulenelementes 16 nach außen.
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In den oberen und den unteren Bereichen des Spulenelementes
1 6 liegen wegen des Biegens die bandförinigen
Abschnitte 42, 44 aufeinander. Die Teilpunkte 24 sind an dem unteren Rand des imaginären Zylinders 22 mit
im wesentlichen gleichen Abständen untereinander angegeben. Die ebenfalls im wesentlichen äquidistanten
Teilpunkte 2 6 liegen an dem oberen Rand des imaginären Zylinders 22. Bei dem Spulenelement 16 nach Fig. 4
nehmen die Abschnitte 42, 4 4 die Gestalt eines geraden Bandes an. Die Abschnitte 42, 44 sind aus der ersten
Ausgangswicklung 2 nach Fig. 1 hergestellt. Zum Vergleich ist in Fig. 5 das aus der Ausgangswicklung 6
nach Fig. 2 hergestellte Spulenelement 16 gezeigt. Wie aus Fig. 5 zu entnehmen, weisen die aus den Ausgangswicklungen
6, 12 nach den Fig. 2 und 4 hergestellten Spulenelemente 16 bogenförmige Abschnitte 42, 44 auf,
deren Abwicklung in Fig. 11 zu sehen ist.
Zur Herstellung des Spulenelementes 16 nach Fig. 4 müssen die Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 die untenstehenden
Bedingungen erfüllen. Nachstehend ist die Beschreibung für die jeweiligen Ausgangswicklungen
gegeben. In diesem Fall sind die in Fig. 1 veranschaulichten Biegewinkel 0.. und 02 gleich,
d.h. sie genügen der folgenden Beziehung
0 = 0.,= 02 (D
Wenn aus der ersten zylindrischen Ausgangswicklung 2
nach Fig. 1 ein Spulenelement 16 nach Fig. 4 mit einem
Durchmesser D und einer Höhe L hergestellt v/erden soll, muß die zylindrische Ausgangswicklung 2 einen Durchmesser
d aufweisen, der durch eine der folgenden Gleichungen (2) oder (3) gegeben ist, wobei die Höhe B der Ausgangswicklung
2 frei wählbar ist,und die Ausgangswicklung
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mit einem durch die folgende Gleichung (4) bestimmten Winkel 0 zu biegen ist.
(2)
d - ir cos 0 (3)
0 = tan"1 (^ . £) (4)
Wenn das Spulenelement 16 nach Fig. 5 aus der zweiten
ringförmigen Wicklung 6 nach Fig. 2 gebildet werden soll, muß die zweite Ausgangswicklung 6 einen Durchmesser R1
aufweisen, der durch eine der folgenden Gleichungen (5) oder (6) festgelegt ist und mit einem Winkel 0 gebogen
werden, der durch die obenerwähnte Gleichung (4) definiert ist, während der Innendurchmesser R2 und die
Breite B frei wählbar sind
= Z2 (5)
2n sin (-2^) .sin 0
2n
R1 = Ü
(6)
1 sin C-2-) .cos 0 .
2n
2n
Der Innendurchmesser R2 der flachen ringförmigen Ausgangswicklung
6 ist gegeben durch
R2 = R1 - 2B. (7)
Wenn schließlich das in Fig. 5 gezeigte Spulenelement aus der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung
nach Fig. 3 hergestellt werden soll, muß die kegelstumpfförmige Ausgangswicklung 12 einen größeren, durch eine
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der Gleichungen (8) oder (9) gegebenen Durchmesser d.. ,
einen kleineren Durchmesser d- und eine Breite B aufweisen und mit Winkeln, wie sie durch die erwähnte
Gleichung (4) gegeben sind, gebogen werden, während der Öffnungswinkelί frei wählbar ist.
L sin (i)
d = S (8)
2n sin] (■%—) sin (4)} sin 0
L sin (■§-)
d = iL_^ (9)
d = iL_^ (9)
sin j ί-2-) sin (*■)[ cos 0
2n 2 J
Der kleinere Durchmesser d_ der kegelstumpfförmigen
Ausgangswicklung 12 ergibt sich zu
d, = d. - 2B sin (■£) (10)
Z ' 2
Im folgenden ist nunmehr das Herstellungsverfahren des zweiten sternförmigen Spulenelementes 18 nach den Fig.
6 oder 7 beschrieben. Zunächst wird an dem Rand jeder Ausgangswicklung 2, 6 oder 12 eine gerade Anzahl oder
2n (wobei η eine ganze Zahl 1, 2 oder 3 ... ist)äquidistante Teilpunkte 24, 26 festgelegt. Bei der ersten
zylindrischen Ausgangswicklung 2 werden die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 an dem Rand des unteren Abschnittes
der zylindrischen Ausgangswicklung 2 angetragen. Bei der zweiten,flachen ringförmigen Ausgangswicklung
hingegen werden die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 an dem Außenrand der Ausgangswicklung 6 nach Fig. 2
festgelegt. Bei der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung ,1 2 schließlich werden die äquidistanten
Teilpunkte 24, 26 an dem Rand der Basis des Kegelstumpfes
der Ausgangswicklung 12 definiert, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
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Anschließend v/erden die gedachten Bezugslinien 28, festgelegt, die durch die äquidistanten Teilpunkte 24,
26 laufen. Wiederum verlaufen die gedachten Bezugslinien 28, 30 bei der ersten zylindrischen Ausgangswicklung
2 parallel zu der Achse 32 dieser Ausgangswicklung. Bei der zweiten, flachen ringförmigen Ausgangswicklung
6 hingegen laufen wie vorher die gedachten Bezugslinien 28, 30 durch den Mittelpunkt 34
der ringförmigen Ausgangswicklung 6. Bei der dritten
kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung 12 schließlich laufen die gedachten Bezugslinien konvergent durch die
Kegelspitze 36 eines imaginären Kegels.
Danach werden Biegelinien 38, 40 festgelegt, die durch die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 laufen und mit
den zugehörigen gedachten Bezugslinien 28, 30 Winkel 01, 02 einschließen. Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich
ist, sind benachbarte Riegelinien 38, 40 in ümfangsrichtung unter Winkeln 0.. bzw. 0« geneigt. Auf diese
Weise teilen die Biegelinien 38, 40 die Ausgangswicklungen 2, 6, 12 nach den Fig. 1 bis 3 in 2nrgleiche
bandförmige Abschnitte 42, 44.
Die Ausgangswicklungen 2, 6, 12 werden entlang der
Biegelinien 38, 40 mittels einer Formvorrichtung vorläufig gebogen. Bei dem ersten und dritten Beispiel der Ausgang
swi cklungen 2, 12 nach den Fig. 1 und 3 wird die Biegekraft in der Weise angesetzt, daß sich die Biegelinie
38 nach außen und die der Biegelinie 38 benachbarte Biegelinie 40 nach innen bewegt, d.h. daß sich
Aus- und Einbuchtungen abwechselnd wiederholen. Bei dem zweiten Beispiel der ringförmigen Ausgangswicklung
6 wird die Biegekraft hingegen so ausgeübt, daß die Biegelinie 38 nach oben und die der Biegelinie 38
benachbarte Biegelinie 40 nach unten vorsteht, d.h. daß sich Erhöhungen und Vertiefungen abwechselnd wiederholen.
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Die zunächst vorläufig gebogenen Ausgangswicklungen 2, 6, 12 werden in eine flache Formvorrichtung eingelegt und erneut
zum Biegen gepreßt. Hieraus ergibt sich ein Spulenelement 18, das einen Innendurchmesser K2, einen Außendurchmesser
K1 und einen Mittelpunkt 4 5 aufweist, wobei die bandförmigen Abschnitte 42, 44 außerhalb des
Randes des inneren konzentrischen Kreises 46 und innerhalb des Randes des äußeren konzentrischen Kreises 48
verlaufen.
Aus den oben beschriebenen Herstellungsschritten ist ersichtlich, daß die Seite des bandförmigen Abschnittes
42, die von der Außenfläche des Spulenelementes 18 nach
den Fig. 6 und 7 wegzeigt, der äußeren Oberfläche der Ausgangswicklungen 2,12 entspricht. Die Seite des bandförmigen
Abschnittes 44, die ebenfalls von der Außenfläche des Spulenelementes 18 wegzeigt, entspricht der
inneren Oberfläche der Ausgangswicklungen 1, 12. Die Außen- und die Innenflächen der Ausgangswicklungen 2,
erscheinen somit abwechselnd an der Außenfläche des Spulenelementes 18 nach den Fig. 6 oder 7. Bei dem
Spulenelement 18 nach Fig. 7, das aus der Ausgangswicklung 6 nach Fig. 2 hergestellt ist, erscheinen abwechselnd
die untere und die obere Fläche der Ausgangswicklung 6. An den unteren und oberen Bereichen des
Spulenelementes 16 liegen die bandförmigen Abschnitte 42, 4 4 aufeinander. Die äquidistanten Teilpunkte 24
liegen auf dem Rand des gedachten Kreises 46 jeweils in im wesentlichen gleichen Abstand zueinander. Die
äquidistanten Teilpunkte 2 6 hingegen liegen auf dem Rand des gedachten Kreises 48, und zwar ebenfalls in
im wesentlichen gleichen Abstand zueinander. Die Abschnitte 42, 44 des Spulenelementes 18 nach Fig. 6,
das aus der ersten Ausgangswicklung 2 hergestellt ist, haben die Gestalt eines geraden Bandes. Das aus den
Ausgangswicklungen 6, 12 nach den Fig. 2 und 3 herge-
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stellte Spulenelement 18 weist hingegen bogenförmige
Abschnitte 42, 44 auf.
Zur Herstellung des Spulenelementes 18 nach den Fig.
6 und 7 müssen die Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 die untenstehenden Bedingungen erfüllen. Für die entsprechenden
Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 ist dies nunmehr beschrieben. Wenn auf der ersten zylinderförmigen
Ausgangswicklung 2 nach Fig. 1 das zweite, flache, sternförmige Spulenelement 18 nach Fig. 6 hergestellt
werden soll, dessen äußerer Bezugskreis 46 einen Durchmesser K1 und dessen innerer Bezugskreis 48 einen Durchmesser
K2 aufweist, muß die Ausgangswicklung 2 einen Durchmesser d haben, wie er durch die folgende Gleichung
(11) oder (12) vorgegeben ist, wobei die Breite B frei wählbar
ist und die Ausgangswinkel 2 unter Winkeln 01 und 0?, die durch
die folgenden Gleichungen (13), (14) festgelegt sind, gebogen werden muß:
η K1 sin (Z)
η K2 sin
d = . -,—S_ (12)
■ir sin 0.J
Λ Γ sin & ]
0. = tan"1 I -JT1
I (13)
(14)
Wenn das zweite, flache, sternförmige Spulenelement 18
nach Fig. 6 aus der zweiten,flachen ringförmigen Ausgangswicklung
6 nach Fig. 2 hergestellt wird, ist der äußere Durchmesser R1 dieser Ausgangswicklung 6 durch
die folgende Gleichung (15) oder (16) definiert,
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v/obei die Ausgangswicklung 6 mit Winkeln 01 und 0~
gebogen wird, die durch die oben erwähnten Gleichungen (13), (14) festgelegt sind.
K1 cos
K2 cos (JC.)
Der innere Durchmesser R2 und die Breite B der zweiten
Ausgangswicklung 6 nach Fig. 2 kann frei gewählt werden.
Wenn schließlich das zweite, flache, sternförmige Spulenelement
18 nach Fig. 6 aus der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung 12 nach Fig. 3 hergestellt wird,
ergibt sich der größere Durchmesser d.. der Ausgangswicklung
12 durch eine der folgenden Gleichungen (17) oder (18), wobei die Ausgangswicklung 12 mit den durch die
oben erwähnten Gleichungen (13), (14) festgelegten Winkeln 0., 02 gebogen wird.
K1 sin (^) sin (|·)
d = Π -
(17)
2sin 02.sin (·_—-) sin (y)
K2 sin (-2O sin (4)
d = ^1
d = ^1
1 2sin 01 sin { (^) sin φ}
Der Kegelwinkel h , der kleinere Durchmesser d_ und die
Breite B können bei der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung
12 frei gewählt werden.
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Im folgenden ist nunmehr das Herstellungsverfahren für ein drittes Spulenelement 20 beschrieben, bei dem jede
der drei Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 an die äußere Form eines gedachten Kegelstumpfes angepaßt wird, wie
dies in den Fig. 8 oder 9 veranschaulicht ist.
Zunächst wird auf dem Rand jeder der Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 eine gerade Anzahl, d.h. 2n (n ist eine ganze
Zahl von 1, 2, 3 ...) von äquidistanten Teilpunkten 24, 26 festgelegt, die im wesentlichen einen gleichen Abstand
voneinander aufweisen. Bei der ersten zylinderförmigen
Ausgangswicklung 2 sind die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 an dem unteren Rand, wie in Fig. 1
gezeigt, festgelegt. Bei der zweiten flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 nach Fig. 2 liegen die äquidistanten
Teilpunkte 24, 26 an dem Außenrand des Ringes. Bei der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung 12
schließlich liegen die äquidistanten Teilpunkte 24, 26, wie in Fig. 3 dargestellt, an dem Rand der Basis der
Ausgangswicklung 12.
Daraufhin werden gedachte Bezugslinien 28, 30 festgelegt, die durch die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 laufen.
Diese gedachten Bezugslinien 28, 30 laufen wiederum bei der ersten zylindrischen Ausgangswicklung 2 parallel
zu der Achse 32 des gedachten Zylinders. Bei der zweiten, flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 hingegen
gehen die gedachten Bezugslinien 28, 30 konvergent durch den Mittelpunkt 34 der ringförmigen Ausgangswicklung 6.
Bei der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung 12 schließlich laufen die Bezugslinien 28, 30 konvergent
durch die Kegelspitze 36 des imaginären Kegelstumpfes.
Anschließend daran werden die Biegelinien 38, 40 festgelegt,die
durch die äquidistanten Teilpunkte 24 und 26 mit vorgegebenen Winkeln 01, 0? gegenüber den gedachten
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Bezugslinien 28, 30 verlaufen. Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, sind die benachbarten Biegelinien 38,
unter Winkeln 01 und 0? in Richtung auf den Umfang zu
geneigt. Demzufolge teilen die Biegelinien 38, 40 die Ausgangswicklungen 2, 6, 12 nach den Fig. 1 bis 3 in
2n-bandförmige Abschnitte 42, 44.
Mittels einer Formvorrichtung.-werden die entsprechenden Ausgangswicklungen
2, 7, 12 zunächst vorläufig gebogen. Bei der ersten und dritten Ausgangswicklung 2, 12 nach den
Fig. 1 bis 3 wird die Biegekraft so zugeführt, daß die Eiegelinie 38 nach außen und die der Biegelinie 38 benachbarte
Biegelinie 40 nach innen kommt, so daß sich mit anderen Worten Ausbuchtungen und Einbuchtungen abwechselnd
wiederholen. Bei der zweiten/ flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 wiederum wird die Biegekraft
so zugeführt, daß die Biegelinie 38 nach oben und die der Biegelinie 38 jeweils benachbarte Biegelinie
40 nach unten hervortritt und sich mit anderen Worten Erhöhungen und Vertiefungen abwechselnd wiederholen.
Die dem oben erwähnten, vorlaufigen Biegen unterworfenen
Ausgangswicklungen 2, 6 und 12 werden dann jeweils in eine kegelstumpfförmige Form gelegt und erneut
zum Biegen gepreßt. Hierdurch wird ein Spulenelement 20 geformt, dessen Abschnitte 42, 44 entlang der
Außenfläche eines gedachten Kegelstumpfes 50 nach den Fig. 4 und 8 verlaufen, wobei der Kegelstumpf 50 einen
großen Durchmesser D] und einen kleinen Durchmesser D2
sowie einen Kegelwinkel· T an einer gedachten Kegelspitze 51 aufweisen.
Aus den oben erwähnten Herste^ungsschritten ergibt sich,
daß die Fläche.des Abschnittes 42, die von der Außenfiäche
des Sρul·enelementes 20 nach den Fig. 8 und 9 wegzeigt,
den Außenflächender Ausgangswicklungen 2, 12 entspricht.
Diejenige Fläche des Abschnittes 44, die von der
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-40- 30U943
Außenfläche des Spulenelementes 20 wegzeigt, hingegen entspricht den inneren Flächender Ausgangswicklungen
2, 12. Infolge des Biegens erscheinen deshalb abwechselnd die Außen- und die Innenfläche der zugehörigen Ausgangswicklung
2, 12 an der Außenseite des Spulenelementes Bei dem aus der flachen ringförmigen Ausgangswicklung
nach Fig. 2 hergestellten Spulenelement 20 nach Fig.
erscheinen abwechselnd die obere und die untere Fläche der flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 auf der
Außenseite des Spulenelementes 20. An den oberen und unteren Bereichen des Spulenelementes 20 liegen die
Abschnitte 42, 44 der Ausgangswicklung 6 infolge des Biegens aufeinander. Die äquidistanten Teilpunkte 26
befinden sich in jeweils gleichem Abstand zueinander an dem Rand des oberen kleinen Kreises des gedachten
Kegelstumpfes 50. Die äquidistanten Teilpunkte 24 wiederum liegen im wesentlichen im gleichen Abstand zueinander
auf dem Rand des unteren größeren Kreises jenes gedachten Kegelstumpfes 50. Hierbei ist es so, daß die Abschnitte
42, 44 des Spulenelementes 20 nach Fig. 8,das aus der ersten zylindrischen Ausgangswicklung 2 nach
Fig. 1 hergestellt ist, die Gestalt gerader Bänder aufweist. Indes haben die Abschnitte 42, 44 des Spulenelementes 20 nach Fig. 9,das aus der flachen ringförmigen
Ausgangswicklung nach Fig. 2 oder der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung 12 nach Fig. 3 hergestellt ist, die
Gestalt bogenförmiger Bänder. Somit ergibt sich ein Spulenelement 20, wie es in Fig, 9 dargestellt ist.
Zur Herstellung des Spulenelementes 20, wie es in den Fig, 8 und 9 gezeigt ist, müssen die Ausgangswicklungen
2, 6, 12 die untenstehenden Bedingungen erfüllen« Es ist dies nunmehr für die Ausgangswicklungen 2, 6 und
beschrieben. Wenn das dritte kegelstumpfförmige Spulenelement
20 aus der ersten zylindrischen Ausgangswicklung
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nach Fig. 1 hergestellt wird, indem die gebogenen Abschnitte der Ausgangswicklung 2 entlang des Außenumfanges
des gedachten Kegelstumpfes 50 mit dem Kegewinkel 7 dem großen Durchmesser D1 und dem kleineren
Durchmesser D2 verlaufen, muß die zylindrische Ausgangswicklung 2 einen Durchmesser d haben, der durch die folgende
Gleichung (19) oder (20) gegeben ist, und mit den Winkeln 0. bzw. 0„ gebogen werden, die sich aus den
folgenden Gleichungen (21), (22) ergeben:
D1 sin f (—) sin (J) sin (J) sin 0-
(19)
D2 sin f (£) sin (J)J sin (J) sin 01
(20)
0. = tan
-1
sin {(*) sin (J)
§l-cos{ (J) sin (J)
(21)
02 = 0
1 + £■ sin (J)
(22)
Wenn aus der zweiten ringförmigen Ausgangswicklung 6 nach Fig. 2 das dritte Spulenelement nach Fig. 9 hergestellt
wird, berechnet sich der Außendurchmesser R1 der zweiten
Ausgangswicklung 6 nach einer der folgenden Gleichungen (23) oder (24) , wobei die Ausgangswicklung 6 mit den
Winkeln 01 und 0? gebogen wird, die durch die oben erwähnten
Gleichungen (21) und (22) festgelegt sind:
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R1 = . — . C23)
1 2 sin 02 sin φ sinf
1 ^ sin {(J) sin φ} , _ .
2 sin 0. sin (|) sin (^5—)
R = f . ' -2 ί
(24)
I λ ■ —* · s Tr » . * τγ *
Wenn schließlich das Spulenelement 20 nach Fig. 9 aus der dritten kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung 12 nach Fig.
3 gefertigt wird, ergibt sich der größere Durchmesser d..
der dritten Ausgangswicklung 12 nach einer der folgenden Gleichungen (25) oder (26), wobei dann die Ausgangswicklung
12 unter Winkeln 01 und 0-, die sich ebenfalls
aus den oben erwähnten Gleichungen (21) und (22) ergeben, gebogen wird:
di : | D1 | sin φ |
di - | 2sin 02 | sin φ |
D2 | sin φ | |
2sin 01 | sin φ |
sin ((^) sin ι
n " — (25) m sin φ}
n ' (26)
Die Gleichungen (21)', (22), (25) und (26) sind die Grundformen
anderer Gleichungen. Demzufolge wird die Richtigkeit dieser Gleichungen (21), (22), (25) und (26) zunächst
bewiesen.
Wenn das dritte,in den Fig. 8 und 9 dargestellte Spulenelement
20 abgewickelt wird, bei dem die gebogenen Segmente der Ausgangswicklung entlang der Außenfläche eines
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gedachten Kegelstumpfes verlaufen, dann liegt das dritte
Spulenelement 20, wie in Fig. 12 gezeigt, in einem Bereich, der von zwei konzentrischen Kreisen mit dem Durchmesser
2F1 bzw. 2F2 begrenzt ist. Der Zentriwinkel Ψ an dem Mittelpunkt 52 der Abwicklung, der diese Abwicklung
des Spulenelementes 20 begrenzt, ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
M'= 2 Tr sin &) (27)
Die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 teilen den Umfang des Kreises mit dem größeren Durchmesser D1 (Fig. 8 und
9) in jeweils gleiche Teile. Die Entfernungen 1 zwischen jeweils zwei benachbarten äquidistanten Teilpunkten 24
und 26 sind gleich. Deshalb teilen, wie aus Fig. 12 ersichtlich, die Verbindungsgeraden der äquidistanten
Teilpunkte 24, 26 mit dem Mittelpunkt 52 der Abwicklung den Zentriwinkel Y der Abwicklung in 2n-gleiche Sektoren.
Folglich beträgt der durch die äquidistanten Teilpunkte 24, 26 festgelegte Winkel V/2n. Hieraus folgt, daß alle
Dreiecke die gleiche Form aufweisen, die durch jeweils benachbarte äquidistante Teilpunkte 24, 26 und den Mittelpunkt
52 der Abwicklung festgelegt sind. Wie Fig. 12 zeigt, hat jedes Dreieck einen Innenwinkel Ψ/2η sowie
einen winkel 01 und einen Außenwinkel 02« Die Längen
der zugehörigen Seiten des Dreiecks betragen 1, F2 und F1. Die Anwendungen des Sinus-Theorems ergibt deshalb
die folgende Gleichung (28):
F1 - F2 - = _i . (28)
sin 02 sin 0I sin
Diese Gleichung (29) kann in die folgenden Gleichungen (29) und (30) umgewandelt werden:
030043/0939 . 44 _
sin
= F1
sin <J-)
1 = F2 x <30>
1 = F2 x <30>
Bei der Abwicklung ergibt die dritte, kegelstumpfförmige
Ausgangswicklung 12 ein bogenförmiges Band mit einem
Abwicklungsmittelpunkt 54 und einem Zentriwinkel der Abwicklung von 0„. Da in Fig. 13 die Geraden 1 zwischen
jeweils zugehörigen,benachbarten äquidistanten Teilpunkten 24, 26 gleich lang sind, ist der durch die Gerade
1 und den Mittelpunkt 54 in der Abwicklung gebildete Winkel -^ . Deshalb kann die Entfernung 1 zwischen den
benachbarten Teilpunkten 24, 26 bzw. der Zentriwinkel 0n durch eine der folgenden Gleichungen (31) und (32)
ausgedrückt werden:
0
1 = 2G1 sin (-£) (31)
1 = 2G1 sin (-£) (31)
0O = 2-/Γ sin φ (32)
Die unten stehende Gleichung (33) ist aus der Fig. 3 abgeleitet:
d1 = 2 G1 sin φ (33)
Die folgenden Gleichungen (34) und (35) ergeben sich aus der Fig. 6:
D1 = F1 sin (J) (34)
D2 = F2 sin (J) (35)
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- 45 BAD ORIGINAL
Das Einsetzen der Gleichung (31) in die Gleichung (33) führt zu der folgenden Gleichung:
1 sin φ
dl = /- (36)
dl = /- (36)
Weiterhin führt das Einsetzen der Gleichung (29) in die Gleichung (36) zu der Gleichung:
F1 . sin (4-) · sin ώ
d1 = 2 ^ 2n_
d1 = 2 ^ 2n_
sin 02 . sin (^)
Das weitere Einsetzen der Gleichung (34) in die Gleichung (37) ergibt die Gleichung:
sin (^r) sm (■=—) ^.
, Λ λ zn Di
d1 = . g—τ- .
2sin (L· sin (^O sin 0~
4n
Kenn weiterhin die Gleichungen (30) und (35) in die Gleichung (36) eingesetzt werden, ist die Gleichung
sin (^5-) sin [■—) n9
dl = 1— . iü_ . ££
(39)
2sin {-) sin (0Q) sin 01
4n~
zu erhalten. Schließlich führt das Einsetzen der Gleichungen (27) und (32) in die Gleichung (38) und das Einsetzen der
Gleichungen (27) und (32) in die Gleichung (39) zu den oben erwähnten Gleichungen (25) und (26).
Das Verhältnis von F1 zu F2 ergibt sich wie folgt aus der Gleichung (28) sowie den Gleichungen (34) und 35):
0 30043/0939 -46-
sin 02 ^
F2 ~ sin ^1 ~ D2
Wenn die obige Gleichung (40) die Gleichung
Wenn die obige Gleichung (40) die Gleichung
eingesetzt und das Additionstheorem angewendet wird, führt dies zu der Gleichung
|i = cos φ + cot 01 sin <£>
= gl (42)
Das Auflösen der Gleichung (42) führt dann zu der erwähnten Gleichung (21). Wenn in die obige Gleichung (41) die
Gleichung (27) eingesetzt wird, erhält man schließlich die erwähnte Gleichung (22).
Theoretisch sind die erwähnten,beschriebenen Gleichungen
(2), (3), (5), (8), (9), (11), (12), (15), (16), (17), (18), (19), (20), (23) und (24) aus den Gleichungen (25)
und (26) hergeleitet. Die erwähnten Gleichungen (1), (4), (13) und (14) sind aus den Gleichungen (21), (22) zu erhalten.
Wenn der Winkel γ einen kleinen Wert aufweist, wird aus einer Ausgangswicklung, deren gebogene Segmente
auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders liegen,
das Spulenelement zylindrisch geformt. Wenn der Winkel 180 beträgt, wird das Spulenelement flach. Wenn hingegen
der Winkel ?> einen kleinen Betrag aufweist, hat die Ausgangswicklung eine zylindrische Gestalt. Ist hingegen
di
förmig.
förmig.
gegen der Winkel 6=180°, ist die Ausgangswicklung ring-
AIs Beispiel ist im folgenden das Herstellungsverfahren
des ersten Spulenelementes 16 nach Fig. 4 aus der zylindri-
030043/0939 -47-
30H943
sehen Ausgangswicklung 2 nach Fig. 1 beschrieben.
Angenommen in den Gleichungen (25) und (26) ist r- = und * = 0, so gelten die folgenden Näherungen:
sin (J) Φ i sin (J-) ψ j-
-"- sin (-L) j φ Zl JC
η 2 J 2 2 '
hiernach kann d1 durch eine der folgenden Gleichungen
beschrieben werden:
d1 = 2D1 ,
oder
d1 =
sin 02
2D2 sin 01 (43)
Da in der Gleichung (22) r = 0 ist, wird die folgende
Gleichung erhalten:
Hieraus ergibt sich die eingangs erwähnte Gleichung:
01 = 02 = 0 (D
Aus dor obigen Gleichung (44) ist die erwähnte Gleichung
sin 0 (2)
abgeleitet.
0300 4 3/0939 -48-
Da der Abstand 1 zwischen den jeweiligen benachbarten.
Teilpunkten 24, 26 ausgedrückt ist als 1 = j— , wie
dies aus Fig. 10 ersichtlich ist, gilt die folgende Gleichung:
tan 0 =
Deshalb gilt
-1 /ir D,
Somit wird die erwähnte Gleichung (4) erhalten:
~ L tan 0 _ _
d = 21 = 2nL w (4)
sin 0 rc cos 0
Unter Bezug auf die Fig. 14 bis 17 ist nunmehr ein weiteres
Herstellungsverfahren für ein Spulenelement 18 aus der flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 nach Fig.
beschrieben, bei dem die gebogene Ausgangswicklung 6 auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders liegt.
Wenn das Spulenelement 18 dadurch hergestellt wird, daß die flache ringförmige Ausgangswicklung 6 gebogen wird,
dann erfüllt es im allgemeinen die praktischen Anforderungen, wenn dieses Spulenelement 18 durch Biegen der
besagten ringförmigen Ausgangswicklung 6 entlang zweier oder vierer Biegelinien 38, 40 hergestellt wird. Das
oben erwähnte unterschiedliche Herstellungsverfahren
des Spuleneleinentes 18 wird vorzugsweise angewendet,
wenn der Biegewinkel θ und die Lage der Biegelinien 38, 40 für den.Fall, daß die Ausgangswicklung 6 an 2n
(n ist eine ganze Zahl 1 oder 2) Biegelinien 38, 40 gebogen wird, festliegt.
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Wenn das Spulenelement 6 aus einer flachen ringförmigen Ausgangswicklung hergestellt wird, so daß die gebogene
Ausgangswicklung auf der Umfangsflache eines gedachten
Zylinders mit dem Durchmesser D und der Höhe L, wie in Fig. 4 liegt, enthält das Herstellungsverfahren für
dieses Spulenelement 6 zunächst den Verfahrensschritt, um den Mittelpunkt 34 der flachen ringförmigen Ausgangswicklung
6, wie in den Fig. 14 und 16 gezeigt, einen Bezugskreis 60 mit einem Radius r zu zeichnen. Der
Radius r ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
r = I^ = O.78D (44)
Der Durchmesser des äußeren Randes 62 der flachen Ausgangswicklung
6 wird durch den Radius r des erwähnten Bezugskreises 60 bestimmt. Wenn die flache ringförmige
Ausgangswicklung 6 entlang den beiden Biegelinien 38, 40 gebogen wird, ergibt sich der Durchmesser g1 aus
der Gleichung:
g1 = L (45)
Der Grund, warum die obige Gleichung (45) gilt, ist aus Fig. 14 ersichtlich, die die flache ringförmige Ausgangswicklung
6 zeigt, wie sie an zwei Biegelinien 38 und gebogen ist, während Fig. 15 die Abwicklung des aus dieser
Ausgangswicklung 6 hergestellten Spulenelementes 18 veranschaulicht, wobei die Höhe (Fig. 15), die durch
jeweils zwei benachbarte Abschnitte der ringförmigen Ausgangswicklung 6 bestimmt ist, selbst dann unverändert
bleibt, wenn die Ausgangswicklung 6 gebogen ist.
Wenn die Ausgangswicklung 6 entlang vier Biegelinien
gebogen ist, gilt für den Außendurchmesser g1 des Spulenelementes 18 die folgende Gleichung:
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g1 = \-2(l/ / r ) (46)
Diese Gleichung ist weiter unten anhand der Fig. 16 und 17 bewiesen. Nachdem der Bezugskreis 60 und der Durchmesser
g1 des äußeren Randes der flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 festliegt, werden auf dem Umfang
des Bezugskreises 60 Teilpunkte 63, 65 festgelegt, die den Umfang in gleiche Abschnitte aufteilen. Dann werden
Biegelinien 38, 40 vorgegeben, die durch die erwähnten Teilpunkte 63, 65 laufen, während sie mit
einer die Teilpunkte 63, 65 mit dem Mittelpunkt 34 des Bezugskreises 60 verbindenden Gerade 68 einen Winkel θ
einschließen, der durch die nachstehende Gleichung fest gelegt ist:
θ = ■?!£ (η = 1 oder 2) (47)
Die Biegelinien 38, 40 teilen die flache Ausgangswicklung 46 in gleiche Sektoren 64, 66 oder 68, 70, 72, 74.
Die flache ringförmige Ausgangswicklung 6 wird nunmehr entlang den Biegelinien 38, 40 in der Weise gebogen, daß
die zugehörigen Abschnitte der gebogenen Ausgangswick-» lung 6 entlang der Umfangsflache eines gedachten Zylinders
abwechselnd nach oben oder nach unten laufen, so daß sich ein Spulenelement 18 ergibt, dessen Abwicklung
in der Fig. 15 oder 17 gezeigt ist.
Aus der vorigen Beschreibung ist ersichtlich, daß der Innendurchmesser
g2 der flachen ringförmigen Ausgangswicklung 6 in keiner Beziehung zu einer der erwähnten Gleichungen
steht und demzufolge in der Regel frei gewählt werden kann. Jedoch sollte der Innendurchmesser g2 gleich
oder größer dem Durchmesser 2r des Bezugskreises 60 ge-
030043/0939
- 51 -
macht werden, d.h. er sollte der Ungleichung 2r < g2 bezogen auf den Durchmesser 2r genügen. Der Grund hierfür
besteht darin, daß in dem Fall g2 < 2r die Biegelinien wiederum an den äußeren Umfang der flachen ringförmigen
Ausgangswicklung 6 gesetzt werden müssen.
1 8O
Zu der obigen Gleichung θ = ~— ist nunmehr eine kurze Erläuterung gegeben. Wenn die flache ringförmige Ausgangswicklung 6 an den vier Biegelinien gebogen ist, ergeben sich die Abstände 1 zwischen den Teilpunkten 76 bzw. 80, die die Biegelinien an dem äußeren Rand 62 der Ausgangswicklung 6 festlegen und den Teilpunkten 78 bzw. 82, die die Biegelinie 40 an dem äußeren Rand 62 der Ausgangswicklung 6 definieren, wie folgt:
Zu der obigen Gleichung θ = ~— ist nunmehr eine kurze Erläuterung gegeben. Wenn die flache ringförmige Ausgangswicklung 6 an den vier Biegelinien gebogen ist, ergeben sich die Abstände 1 zwischen den Teilpunkten 76 bzw. 80, die die Biegelinien an dem äußeren Rand 62 der Ausgangswicklung 6 festlegen und den Teilpunkten 78 bzw. 82, die die Biegelinie 40 an dem äußeren Rand 62 der Ausgangswicklung 6 definieren, wie folgt:
1 = V2 . g1/g2
Wenn die Ausgangswicklung 6 in das Spulenelement 18 umgeformt wird, liegen die genannten Schnittpunkte 76, 80
auf demselben Kreis eines gedachten Zylinders. Aus den erläuterten Herstellungsschriften des Spulenelementes
ist zu ersehen, daß die Entfernung m zwischen diesen Schnittpunkten 76, 80 2r beträgt. Die drei äquidistant
angeordneten Schnittpunkte 76, 78, 80 definieren zusammen ein gleichschenkliges Dreieck, dessen gleiche Schenkel
eine Länge 1 und dessen Basis m eine Länge 'von 2r hat. Damit ergibt sich die Höhe L des gedachten Zylinders
zu
L = Vl2 - φ2 = Il 2 - r2
Hieraus ergeben sich die Gleichungen:
- 52 -
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L - M^i - r2
2 2 2
2ΙΓ = g1 - 2r
g1 = \/2(L2 + r2) (46)
Die durch die verschiedenen erwähnten Gleichungen erhaltenen Werte erfüllen ihren Zweck, vorausgesetzt, daß sie
im wesentlichen das beschreiben, was angegeben ist, obwohl sie die entsprechenden Gleichungen nicht genau erfüllen.
Es ist ersichtlich , daß die praktischen Herstellungsschritte
im allgemeinen Herstellungstoleranzen unterliegen, die verhindern, daß die obigen Gleichungen
voll erfüllt werden, wobei die Größe dieser Toleranzen mit der Form und der Größe der Ausgangswicklung und der
Form und der Größe des hergestellten Spulenelementes variieren.
Wie beschrieben, kann mit diesem Verfahren ein Spulen—
element eines Elektromotors effizient und mit geringen Kosten hergestellt werden. Ferner ist den Herstellungsschritten
zu entnehmen, daß die einzelnen Windungen der Ausgangswicklung regelmäßig angeordnet sind, so daß
die magnetische Energie effektiv erzeugt wird. Demzufolge hat ein Elektromotor, der durch Zusammenfügen von Spulenelementen
,die gemäß dem Verfahren hergestellt ist> verschiedene, wesentlich verbesserte Eigenschaften.
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, Si·,
Leerseite
Claims (40)
1.jSpulenelement für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus einer Ausgangswicklung (2, 6, 12) besteht, zu der ein einzelner Draht
konzentrisch und schraubenförmig aufgewickelt ist und auf deren Rand 2n-Teilpunkte (24, 26) festgelegt
sind, die den Rand in eine gerade Anzahl von im wesentlichen gleichen Teilen.(42, 44) aufteilen
und durch die unter einem vorbestimmten Winkel (0., 0„) zu einer jeweiligen Bezugslinie
(28, 30) Biegelinien (38, 40) verlaufen, an denen die Ausgangswicklung (2, 6, 12) unter Ausbildung
einer Anzahl von Abschnitten 42, 44) derart gebogen ist, daß jeweils benachbarte Biegelinien
(38, 40) in entgegengesetzten Richtungen vorstehen und abwechselnd die oberen und unteren Seiten jeweils
benachbarter, durch die Biegelinien (38, 40) voneinander getrennter Abschnitte (42, 44) von der
Oberfläche eines gedachten Körpers wegzeigen.
2. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspule (2) eine zylindrische
Gestalt aufweist.
3. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangsspule (6) eine flache ringförmige Gestalt aufweist.
030043/0939 - 2 -
4. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspule (12) eine kegelstumpfförmige
Gestalt aufweist.
5. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Biegung entstandenen Abschnitte
(42, 44) auf der Umfangsflache eines gedachten
Zylinders liegen.
6. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine flache sternförmige Gestalt aufweist
und die durch Biegen entstandenen Abschnitte (42, 44) auf einem ebenen, durch zwei konzentrische
Kreise (46, 48) begrenzten Ring liegen.
7. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte
(42, 44) auf der Umfangsflache eines gedachten Kegelstumpfes liegen.
8. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte
(42, 44) auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders mit der Höhe (L) und dem Durchmesser (D) liegen
und die zylinderförmige Ausgangswicklung (2) einen Durchmesser (d) aufweist, während die Biegelinien
(38, 40) einen vorgegebenen Winkel (0) mit den parallel zu der Achse (32) der zylinderförmi—
gen Ausgangswicklung (2) verlaufenden Bezugslinien (28, 30) einschließen und durch die Teilpunkte (24,
26) gehen, und daß der Durchmesser (d) der zylindrischen Ausgangswicklung im wesentlichen festgelegt
ist durch die Gleichung
, , 2nL
oder d =
77" COS ψ
030043/0 9 39
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wobei sich der Winkel 0 der Biegelinien (38, 40) im wesentlichen aus der Gleichung
ergibt.
9. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte
(42, 44) auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders
mit dem Durchmesser (D) und der Höhe (L) liegen und die Ausgangswicklung (6) die Gestalt eines flachen
Rings mit einem Außendurchmesser (R1) aufweist, während die Biegelinien (38, 40) mit den die Teilpunkte
(24, 26) mit dem Mittelpunkt (34) der flachen ringförmigen Ausgangswickluna (6) verbindenden Bezugslinien
(28, 30) den vorgegebenen Winkel (0) einschließen, und daß der Außendurchmesser (R1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung
(6) im wesentlichen durch die Gleichung
R1 = ^3 oder
2n sin (y—) sin 0
R1 =
sin (~) . cos 0
gegeben ist, wobei der Winkel 0 der Biegelinien (28, 30) im wesentlichen durch die Gleichung
* = tan"1 ^ · z>
festgelegt ist.
10. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte
(42, 44) auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders
mit dem Durchmesser (D) und der Höhe (L) liegen
0 3 G 0 4 3 / 0 3 3 9
und die Ausgangswicklung (12) die Gestalt eines
Kegelstumpfes mit einem großen Durchmeser (d1) und einem frei wählbaren Kegelwinkel S aufweist, während
die Biegelinien (38, 40) einen vorgegebenen Winkel (0) mit den die Teilpunkte (24, 26) mit der gedachten
Kegelspitze (36) verbindenden Bezugslinien (28, 30) einschließen, und daß der größere Durchmesser
der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung (12) im wesentlichen durch die Gleichung
ν D sin φ
d1 = - ■ oder
2nsin J {^-) sin φ] . sin 0
L sin φ
• d1 =
• d1 =
sin {(^) sin (|)}cos 0
gegeben ist, wobei der Winkel 0 der Biegelinien (38,
40) im wesentlichen durch die Gleichung
0 = tan (2i7 * L )
festgelegt ist.
11. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es eine etwa sternförmige Gestalt aufweist,-die in einem von einem äußeren Bezugskreis (46) mit
dem Durchmesser(K1)und einem inneren, dazu konzentrischen
Bezugskreis (48) mit dem Durchmesser(K2) begrenzten .ringförmigen Bereich liegt, während die
zylindrische Ausgangswicklung den Durchmesser (d) hat, daß die Biegelinien (38, 40) auf der Umfangsflache
der zylindrischen Ausgangswicklung (2) abwechselnd mit den parallel zu der Achse (32) der
Ausgangswicklung (2) verlaufenden und durch die Teil-
030043/0939
punkte (24, 26) gehenden Bezugslinien (38, 40) die Winkel (0J und(0-) einschließen und daß der Durchmesser
(d) der zylindrischen Ausgangswicklung im wesentlichen entweder durch die Gleichung
η K1 sin (-)
d - : -,— oder
-/τ sin 02
durch die Gleichung
η K2 sin (£)
d = n
d = n
■η- sin φ.
gegeben ist, während die Winkel (0..) und (0-) der
Biegelinien (38, 40) mit den Bezugslinien (28, 30) durch die Gleichungen
1 J Sin (n}
01 = tan { Ki _ CQS (r, >
und
K2 CQS V
festgelegt sind.
12. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .daß es eine etwa sternförmige Gestalt aufweist,
die in einem von einem äußeren Bezugskreis (46) mit dem Durchmesser XK1) und einem inneren, dazu konzentrischen
Bezugskreis (48) mit dem Durchmesser (K2) begrenzten ringförmigen Bereich liegt, während die
dazugehörige flache ringförmige Ausgangswicklung (6) den Außendurchmesser (R1) hat, daß die Biegelinien
(38, 40) entlang dem Umfang der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (6) abwechselnd mit den die Teilpunkte
(24, 26) mit dem Mittelpunkt (34) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (6) verbindenden Be-
030043/0939
zugslinien (28, 30) die Winkel (0^ und (02) einschließen
und daß der Außendurchmesser (R1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (6) im wesentlichen
entweder durch die Gleichung
K1 cos (X-)
R1 = :—■=——
oder
sin 02
die Gleichung
K2 cos (£■)
2n
R1 =
sin 0.
gegeben ist, während die Winkel (0..) und (0~) der
Biegelinien (38, 40) mit den Bezugslinien (28, 30) durch die Gleichungen
_.j , sin (r·
01 = tan
K2 COS (ί?
und
festgelegt sind.
13. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es eine etwa sternförmige Gestalt aufweist, die in einem von einem äußeren Bezugskreis (46) mit
dem Durchmesser (Kl) und einem inneren, dazu konzentrischen Bezugskreis (48) mit dem Durchmesser (K2) begrenzten
ringförmigen Bereich liegt, während die dazugehörige kegelstumpfförmige Ausgangswicklung
einen größeren Durchmesser (d1) und die gedachte Kegelspitze (36) einen frei wählbaren Kegelwinkel 6
aufweist, daß die Biegelinien (38, 40) auf der Umfangsflache
der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung (12)
030043/0939
30U943
mit den die Teilpunkte (24, 26) mit der gedachten Kegelspitze (36) verbindenden Bezugslinien (28, 30)
abwechselnd die Winkel (0.) und (0„) einschließen
und daß der größere Durchmesser (d1) der kegelstumpfförmigen
Ausgangswicklung (12) im wesentlichen entweder durch die Gleichung
K1 sin (£) . sin (^)
η £_
2sin 02 . sin {(j^) sin (|) ]
dl = "■ 1
oder
die Gleichung
K2 sin (-) . sin (£)
d1 = n 2
d1 = n 2
2sin 01 . sin j (·γ~) sin (j)j
gegeben ist, während die Winkel (0..) und (0„) der
Biegelinien (38, 40) mit den Bezugslinien (28, 30) im wesentlichen durch die Gleichung
_1 , sin (^
tan
tan
Kl _ cos (K) I und
K2 cos ln;
V2=^+I
festgelegt sind.
14. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Ausgangswicklung (2) einen
Durchmesser (d) aufweist und die durch Biegen entstandenen Abschnitte (42, 44) der Ausgangswicklung
(2) auf der Umfangsflache eines gedachten Kegelstumpfes
mit einem Kegelwinkel· (χ ), einem größeren Durchmesser
(D1) und einem kleineren Durchmesser (D2) liegen, während die Biegelinien (38, 40) auf der Umfangsflache
030043/0 939 -8-
~8~ 30U9A3
der zylindrischen Ausgangswicklung (2) mit den parallel zu der Achse der Ausgangswicklung (2) und durch die
Teilpunkte (24, 26) verlaufenden Bezugslinien (38, 40) abwechselnd den Winkel (0 ) und (02) einschließen,
und daß der Durchmesser (d) der zylindrischen Ausgangswicklung im wesentlichen durch die Gleichung
— . sin (■£-
sin (·£) . sin 0-
dn »■ ii £. ι
= — . oder
die Gleichung
D2 sin \ — . sin
d = -
d = -
Ll — ~~ ·
sin (y) . sin 01
festgelegt ist, wobei die Winkel (0..) und (02) der
Biegelinien (38, 40) mit den Bezugslinien (28, 30) durch die Gleichungen
— . sin (—) 01 = tan · n
— . sin (—) 01 = tan · n
D1 r ,τη . ,T\\
^2-COS j (-) . sin (2))
0T = 01 + — sin (-τ)
2. ι η Ζ
2. ι η Ζ
gegeben sind.
15. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zugehörige ringförmige Ausgangswicklung (6) einen Außendurchmesser (R1) aufweist und die durch
Biegen entstandenen Abschnitte (42, 44) der Ausgangswicklung (6) auf der ümfangsflache eines gedachten
Kegelstumfpes mit einem Kegelwinkel T » einem größeren Durchmesser (D1) sowie einem kleineren Durchmesser (D2)
liegen, während die Biegelinien (38, 40) an dem äußeren Rand der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (6)
030043/0939 _ g _
mit den die Teilpunkte (24, 26) mit dem Mittelpunkt (34) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (.6)
verbindenden Bezugslinien (28, 30) abwechselnd den Winkel (0..) und (02) einschließen, und daß der Außendurchmesser
(R1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (6) im wesentlichen durch die Gleichung:
m ι sin ί τ; sin ^ku
R1 = . —!
. iü 2—— oder
2sin 0O · it\ .,Trx
2 sini-y) sin (—)
Δ 2η
die Gleichung
. sin { £· sin(^]
R1 = D2
2sin07 " ,γ. .
*Ί sin (^) sin
festgelegt ist, wobei die Viinkel (0^ und (0,,) der
Biegelinien (38, 40) mit den Bezugslinien (28, 30) durch die Gleichungen
sin { (J) . sin (J)
Λ oin { (Z) .
_, , -1 L η
01 = tan
D1 r r,T>
. ,r^
■=~2 - cos { (—) . sin (y)
02 = 01 + J sin φ
gegeben sind.
16. Spulenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugehörige kegelstumpfförmige Ausgangswicklung
(12) einen größeren Durchmesser (d1) sowie einen frei wählbaren Kegelwinkel ( f>
) aufweist und die durch Biegen entstandenen Abschnitte (42, 44) der Ausgangswicklung
(12) auf der Umfangsflache eines gedachten
Kegelstumpfes mit einem Kegelwinkel (Y), einem
- 10 -
030043/0939
größeren Durchmesser (D1) und einem kleineren Durchmesser (D2) liegen, während die Biegelinien an dem
Rand der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung (12) mit den durch die Kegelspitze (3 6) und die Teilpunkte
(24, 26) verlaufenden Bezugslinien (28, 30) abwechselnd den Winkel (0..) und (0~) einschließen,
und daß der größere Durchmesser (d1) der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung (12) im wesentlichen durch
die Gleichung
oder
sin
festgelegt ist, wobei die Winkel (0..) und (01) der
Biegelinien (38, 40) mit den Bezugslinien (28, 30) durch die Gleichungen
η
. D2
gegeben sind.
17. Verfahren zum Herstellen eines Spulenelementes für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein
einzelner Draht konzentris-ch und schraubenförmig zu einer Ausgangswicklung aufgewickelt wird sowie an
dem Rand der Ausgangswicklung 2n-Teilpunkte (n = 1, 2, ...), die den Rand in eine gerade Anzahl von im
wesentlichen gleichen Teilen aufteilen, und Biegelienien
0300^3/0939
30H943
festgelegt werden, die unter vorgegebenen Winkeln zu Bezugslinien durch die Teilpunkte laufen,und
daß die in gleiche Abschnitte aufgeteilte Ausgangswicklung in der Weise gebogen wird, daß jeweils
benachbarte Biegelinien abwechselnd in entgegengesetzte Richtung vorstehen und die durch Biegelinien
entstandenen Abschnitte auf der Umfangsflache eines
gedachten Körpers liegen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswicklung mit zylindrischer Gestalt
verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Ausgangswicklung mit flacher ringförmiger Gestalt verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswicklung mit einer kegelstumpfförmigen
Gestalt verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswicklung derart gebogen wird, daß
die durch Biegen entstandenen Abschnitte auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders liegen.
22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangswicklung derart gebogen wird, daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte sternförmig
in einem durch zwei konzentrische Kreise begrenzten Bereich liegen.
23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswicklung derart gebogen wird, daß
die durch Biegen entstandenen Abschnitte auf der Umfangsflache eines gedachten Kegelstumpfes liegen.
03CC43/0939 - 12 -
30U943
24. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Ausgangswicklung mit dem
Außendurchmesser (d) derart gebogen wird, daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte der Ausgangswicklung
auf der Umfangsflache eines gedachten
Zylinders mit der Höhe (L) und dem Durchmesser (D) liegen, wozu Biegelinien festgelegt werden, die
mit den parallel zu der Achse der zylindrischen Ausgangswicklung und durch die Teilpunkte verlaufenden
Bezugslinien den Winkel 0 einschließen, während sich der Außendurchmesser (d) der zylindrischen
Ausgangswicklung im wesentlichen durch eine der beiden Gleichungen
oder
d = 2nL
TT COS 0
und der Winkel (0) im wesentlichen durch die Gleichung
ergibt.
25. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine flache ringförmige Ausgangswicklung mit
dem Außendurchmesser (R1) derart gebogen wird, daß die durch Biegen entstandenen Abschnitte der Ausgangswicklung
auf der Umfangsfläche eines gedachten Zylinders mit der Höhe (L) und dem Durchmesser (D)
liegen, wozu Biegelinien festgelegt werden, die mit den die Teilpunkte mit dem Mittelpunkt der flachen
ringförmigen Ausgangswicklung verbindenden Bezugslinien den Winkel (0) einschließen, während sich
0S:C43/0339
- 13 -
30U943
der Außendurchmesser (R1) der flachen ringförmigen
Ausgangswicklung im wesentlichen durch eine der beiden Gleichungen
R1 = Ζ*
oder
2n sin (-£-) sin 0
2n
2n
R1 =
sin (^) . cos 0
und der Winkel (0)im wesentlichen durch die Gleichung
^ _ -1 η- D.
ergibt.
26. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine kegelstumpfförmige Ausgangswicklung mit
dem größeren Durchmesser (d1) und dem frei wählbaren Kegelwinkel (S ) derart gebogen wird, daß die
durch Biegen entstandenen Abschnitte der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung auf der Umfangsflache
eines gedachten Zylinders mit der Höhe (L) und dem Durchmesser (D) liegen, wozu Biegelinien festgelegt
werden, die mit den die Teilpunkte mit der gedachten Kegelspitze der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung
verbindenden Bezugslinien den Winkel (0) einschließen, während sich der größere Durchmesser
(d1) der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung im wesentlichen durch eine der beiden Gleichungen
■η-D sin (y)
d1 = * oder
2n sin { (-2-) sin (£)} . sin 0
2n 2
- 14 -
U3CCU3/0339
30U9A3
L sin φ
d1 =
d1 =
sin { C^r) sin φ) cos 0
und der Winkel 0 im wesentlichen durch die Gleichung
0 = tan (75— , =-)
/n L
/n L
ergibt.
27. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Ausgangswicklung mit dem Durchmesser
(d) derart gebogen wird, daß sich eine Sternform ergibt, die in einem Bereich liegt, der durch
einen äußeren Bezugskreis mit dem Durchmesser CK1) und einem dazu konzentrischen inneren Bezugskreis
mit dem Durchmesser (K2) liegt, und daß die Biegelinien mit den parallel zu der Achse der zylindrischen
Ausgangswicklung und durch die Teilpunkte verlaufenden Bezugslinien abwechselnd die Winkel (0..) und (0„)
einschließen, wobei sich der Durchmesser (d) der zylindrischen Ausgangswicklung im wesentlichen durch
eine der folgenden Gleichungen
nK1 sin (■£)
d = —! ^— oder
d = —! ^— oder
und die Winkel (0..) und (02) im wesentlichen durch
die Gleichungen
01 = tan
sxn ψ
sr
Su2 = 0, + ξ
ergeben.
ergeben.
030043/0939 " 15 "
28. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine flache ringförmige Ausgangswicklung mit
dem Außendurchmesser (R1) derart gebogen wird, daß sich eine Sternform ergibt, die in einem Bereich
liegt, der durch einen äußeren Bezugskreis mit dem Durchmesser(K1) und einem dazu konzentrischen inneren
Bezugskreis mit dem Durchmesser (K2) liegt,und daß die Biegelinien mit den die Teilpunkte mit
dem Mittelpunkt der flachen ringförmigen Ausgangswicklung verbindenden Bezugslinien abwechselnd
die Winkel (0..) und (0~) einschließen, wobei sich
der Durchmesser (R1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung
im wesentlichen durch eine der folgenden Gleichungen
oder
sin 01
und die Winkel (0..) und (02) im wesentlichen durch
die folgenden Gleichungen
( sin (ξ) ) 0 = tan i-^ 2
K und
ergeben.
29. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine kegelstumpfförmige Ausgangswicklung mit
einem größeren Durchmesser (d1) und einem frei wählbaren Kegelwinkel (6 ) derart gebogen wird, daß
sich eine Sternform ergibt, die in einem Bereich
0 30 0 43/0939 16~
liegt, der durch einen äußeren Bezugskreis mit dem Durchmesser (K1) und einem dazu konzentrischen
inneren Bezugskreis mit dem Durchmesser (K2) begrenzt ist, und daß die Biegelinien am Rande der Ausgangswicklung mit den die
Teilpunkte mit der gedachten Kegelspitze verbindenden Bezugslinien abwechselnd die Winkel (0..) und (02) einschließen,
wobei sich der größere Durchmesser (d1) der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung im wesentlichen
durch eine der folgenden Gleichungen
K1 sin (^) . sin φ
d1 = S £ oder
2sin 02 . sin { (^) sin (|)}
K2 sin (-). sin (^)
d1 = Ξ : 2
2sin 0_ . sin [ (t£-) sin (■£·
und die Winkel (0..) und (02) im wesentlichen durch
die folgenden Gleichungen
_-, sin (?)
0.. = tan
|1 - cos .(£)
n und
02 =
ergeben.
30. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswicklung mit zylindrischer Gestalt
mit dem Durchmesser (d) verwendet wird, deren nach dem Biegen erhaltene Abschnitte auf der Umfangsflache
eines gedachten Kegelstumpfes mit dem Kegelwinkel (γ )
einem größeren Durchmesser (D1) sowie einem kleineren Durchmesser (D2) liegen, wobei die Biegelinien
- 17 -
030043/0939
mit den parallel zu der Achse der zylindrischen Ausgangswicklung und durch die Teilpunkte laufenden
Bezugslinien abwechselnd die Winkel (0..) und (0O
einschließen,und daß sich der Durchmesser (d) der zylindrischen Ausgangswicklung im wesentlichen
durch eine der folgenden Gleichungen
D1 sin { £ . sin (i)}
oder
sin (ί-) . sin 02
D2 sin j — . sin
d = a ' ln
d = a ' ln
7Γ ./Tv .w
sin (y) . sin 01
und die Winkel(0.) und (0„) im wesentlichen durch
ι 2.
eine der folgenden Gleichungen
sin f (—) . sin
0. = tan
gi - cos { φ . sin (J))
02 = 0-I + £ Sin
ergeben.
31. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine flache ringförmige Ausgangswicklung mit
dem Außendurchmesser (R1) verwendet wird, deren durch
das Biegen erhaltene Abschnitte auf der Umfangsfläche eines gedachten Kegelstumpfes mit dem Kegelwinkel (T)
dem größeren Durchmesser (D1) und dem kleineren Durch messer (D2) liegen, wobei die Biegelinien mit den
die Teilpunkte mit dem Mittelpunkt der flachen ringförmigen Ausgangswicklung verbindenden Bezugslinien
030043/0939 "18 "
014943
abwechselnd die Winkel (0..) und (0_) einschließen,
und daß sich der Außendurchmesser (R1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung im wesentlichen durch
eine der folgenden Gleichungen
D1 1 sin { (n} Sin Φ1 R1 = . !
. 2 1— oder
2sin 02 sin (i) sin (^)
R1 = D1
sin (X) sin
und die Winkel (0-) und (0~) im wesentlichen durch
eine der folgenden Gleichungen
01 = tan
-1
sin { (J) . sin (J)
U^- - cos i (f-) . sin te]
02 = 01 +J sin
ergeben.
32. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswicklung mit der Gestalt eines
Kegelstumpfes mit dem großen Durchmesser (d1) und dem frei wählbaren Kegelwinkel (<Ί ) verwendet wird,
deren nach dem Biegen erhaltenen Abschnitte auf der Umfangsfläche eines gedachten Kegelstumpfes mit dem
Kegelwinkel ( T),dem größeren Durchmesser (D1) und dem kleineren Durchmesser (D2) liegen, wobei die
Biegelinien mit den Bezugslinien auf dem Umfang der kegelstumpfförmigen Ausgangswicklung abwechselnd
die Winkel (0..) und (0~) einschließen, und daß der
größere Durchmesser (D1) der kegelstumpfförmigen Aus-
030043/0939
30U943
gangswicklung im wesentlichen durch eine der folgenden Gleichungen
D1 sin φ sin {(J) sin (*■)]
2sin 02 " sin φ ' sin{(£) sin φ}
d1 = D2 Sin Φ 8M*? Sin
2sin φ7 ' . ,γ. * . ι r m \ - rt>·
*Ί Sin Irr) Sm ;f-) Sin (ττ,
und die Winkel (0^) und (02) im wesentlichen durch
die folgenden Gleichungen '
-1 sin { ^ sin Φ)
01 = tan
jrj - cos { (2^) sin (J)
und
02 = 01 +J sin (|)
gegeben sind.
33. Spulenelement für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer flachen ringförmigen
Ausgangswicklung (6) mit dem Außendurchmesser (g1) besteht, zu der ein einzelner Draht eng aufgewickelt
ist und deren gebogene Abschnitte auf der Umfangsflache eines gedachten Zylinders mit der
Höhe (L) und dem Durchmesser (D) liegen, und daß konzentrisch zu der flachen ringförmigen Ausgangswicklung
(6) ein Kreis (60) festgelegt ist, auf dessen Umfang Teilpunkte (63, 65) angeordnet sind,
die den Umfang in gleiche Teile teilen und durch die unter einem Winkel (Θ) zu, die Teilpunkte (63,
65) mit dem Mittelpunkt (3 4) des Bezugskreises (60) verbindende Bezugslinien, (68) Biegelinien (38,
40) laufen, entlang denen die Ausgangswicklung (6)
0300 4 3/0939
- 20 -
in der Weise gebogen ist, daß die Biegelinien (38, 40) in entgegengesetzter Richtung vorstehen.
34. Spulenelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf dom Bezugskreis (60) zwei Teilpunkte
(63, 65) festgelegt sind und zwei gebogene Abschnitte (72, 74) auf der ümfangsfläche des gedachten
Zylinders liegen.
35. Spulenelement nach den Ansprüchen 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r) des Bezugskreises
(60) im wesentlichen 0,78 D beträgt und der Winkel (Θ) im wesentlichen auf 90° festgelegt ist und daß
der Außendurchmesser (g1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung (6) im wesentlichen gleich der
Höhe (L) des gedachten Zylinders ist.
36. Spulenelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bezugskreis (60) vier Teilpunkte
(63, 65) festgelegt sind und vier gebogene Abschnitte (72, 74) auf der Umfangsflache des gedachten
Zylinders liegen.
37. Spulenelement nach den Ansprüchen 33 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r) des Bezugskreises
(60) im wesentlichen 0,78 D beträgt und der Winkel (Θ) im wesentlichen auf 45 festgelegt ist und
daß der Außendurchmesser (g1) der flachen ringförmi-
I 2 ^l '
gen Ausgangswicklung (6) im wesentlichen V2(L + r ) ist.
38. Verfahren zur Herstellung eines Spulenelementes für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein
einzelner Draht in einer Ebene unter Bildung einer flachen ringförmigen Ausgangswicklung mit dem Außendurchmesser
(g1) konzentrisch und spiralförmig auf-
030043/0939 - 21 -
30U943
gewickelt wird sowie um den Mittelpunkt der Ausgangswicklung
ein Bezugskreis mit dem Radius (r) und auf dem Bezugskreis Teilpunkte festgelegt werden, die
den Umfang des Bezugskreises in zwei oder vier gleiche Teile teilen und durch die Biegelinien unter
einem Winkel (Θ) laufen, den sie mit die Teilpunkte mit dem Mittelpunkt der Ausgangswicklung verbindenden
Bezugslinien einschließen, und daß die Ausgangswicklung derart gebogen wird, daß die Biegelinien
abwechselnd nach entgegengesetzten Richtungen vorstehen und die derart gebogene Ausgangswicklung
auf der Außenfläche eines gedachten Zylinders mit dem Durchmesser (D) liegt.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bezugskreis zwei Teilpunkte und dessen
Radius (r) auf im wesentlichen 0,78 D festgelegt wird, während der Winkel (Θ) zu im wesentlichen
90° gewählt wird, und daß der Außendurchmesser (g1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung im wesentlichen
gleich der Höhe (L) des gedachten Zylinders ist.
40. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem. Bezugskreis vier Teilpunkte und dessen
Radius (r) auf im wesentlichen 0,78 D festgelegt wird, während der Winkel (Θ) zu im wesentlichen
45 gewählt wird, und daß der Außendurchmesser (g1) der flachen ringförmigen Ausgangswicklung im wesentlichen
\/2(L2 + r2) ist.
- 22 -
030043/0939
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