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Title:
WINDING FOR ELECTRONICALLY SWITCHED RELUCTANCE MOTORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/022960
Kind Code:
A1
Abstract:
This winding comprises at least two reciprocally insulated, leading copper or aluminium strips (112, 113). These strips (112, 113) are being wound simultaneously on top of each other. The insulation between the leading strips (112, 113) is usually a plastic foil. The coil is rigidised by thermal or chemical bonding. The coil terminals are led out by properly folding the ends of the leading strips (112, 113).

Inventors:
LUNGU IANCU (RO)
Application Number:
PCT/RO1997/000008
Publication Date:
May 28, 1998
Filing Date:
November 19, 1997
Export Citation:
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Assignee:
LUNGU IANCU (RO)
International Classes:
H01F41/04; H01F41/12; (IPC1-7): H01F41/04; H01F41/12
Foreign References:
FR2335922A11977-07-15
FR1116670A1956-05-09
DE2834131A11980-02-21
GB1348888A1974-03-27
US3068433A1962-12-11
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 070 (E - 235) 3 April 1984 (1984-04-03)
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Claims:
Patentansprüche:
1. Wicklung für Elektromagnete, die den Erregerteil eines elektronisch kommutierten Reluktanzmotors bilden, aus Schichten von metallischen, bandförmigen Leitern und Isolationsschichten bestehend, dadurch gekennzeichnet, da diese Wicklung aus mindestens zwei untereinander isolierten Bandleitern (112, 113) besteht, die gemeinsam einander überlappend und untereinander isoliert, die gleichzeitig in der Form von übereinandergewickelten Windungen gewickelt sind.
2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da die leitfähigen Bänder (1 12, 113) keine Isolation tragen und zum Zwecke der Isolierung zwischen diese Isolationsfolien 5, 115') zwischengelegt sind.
3. Wicklung, den vorherigen Ansprüchen nach, dadurch gekennzeichnet, da ein Leiter (112 oder 113) aus mindestens zwei gleichen oder unterschiedlichen metallischen Schichten besteht.
4. Wicklung, den vorhergehenden Ansprüche nach, dadurch gekennzeichnet da die verschiedenen Bänder (112, 113) und Isolierfolien (115) untereinander geklebt und/oder mit einer isolierenden Polymer überzogen sind.
5. Wicklung, der vorhergehenden Ansprüchen nach, dadurch gekennzeichnet, da das flüssige Polymer und ggf. ein Polymerisationsmittel auf den noch nicht gewickelten Bändern (112, 113) oder Folien (115) appliziert werden, so da diese nachträglich durch den Windungskontakt polymerisieren.
6. Wicklung, den vorhergehenden Ansprüchen nach, dadurch gekennzeichnet, da das die Windungen klebende Polymer von alleine durch die Abwesenheit von Luft in einem Spalt aushärtet.
7. Wicklung, den vorhergehenden Ansprüchen nach, dadurch gekennzeichnet, da die Ränder der thermoplastischen Isolierfolien (11, 115), die die Breite der elektrisch leitfähigen Bänder (112, 113) überschreiten, aufgeschmolzen werden, um die Seitenflanke der Wicklung zu versiegeln.
Description:
Wicklung für elektronisch-kommutierte Reluktanzmotoren.

Die Erfindung betrifft eine Wicklung fur die Elektromagnete der elektronisch kommutierten Reluktanzmotoren die sogenannten SR-Motoren, eine Wicklung, die auf einen Magnetjoch montiert wird.

Eine V ielzahl solcher Elektromagnete bildet den Erregerteil (Stator) des SR-Motors.

Mindestens eine Seite dieses Elektromagneten ist mit einer Polfläche versehen, die einem mobilen Teil (z.B. Rotor) über einen Luftspalt zugewandt ist. Es wird vorgeschlagen, ein U- Joch aus Stapelblechen mit zwei Bandwicklungen zu versehen, wobei die eine Wicklung als enerueumwandelnde Hauptwicklung wirkt und die danebenliegende als Nebenwicklung zur Rückgewinnung der Abschalteneoie dient.

Nachteil: Windungsschlüsse sind schwer nachweisbar, es sind zwei Bandbreiten notwendig, schwierige Bandführung, die zwei Wicklungen befinden sich über unterschiedlichen Bereichen des Magnetpfädes.

Ein solcher Elektromagnet ist nach dem Stand der Technik vom SR-Motor nach der Anmeldung PCT-RO 00012 (WO 96/09683) bekannt, wo auch zum Betrieb des Elektromotors geeignete elektronische Schaltungen beschrieben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlich fertigbare Wicklung der o. g.

Art zu beschreiben, die eine maximale Materialausnutzung der elektrischen und magnetischen Teile gestattet. die als Teil eines SR-Motors mit einer elektrischen Schaltung zur Rückgewinnung der Entmagnetisierungsenergie dient.

Die Losung der Aufgabe erfolgt wie im Hauptanspruch gezeigt, wobei die übrigen Ansprüche mehrere Anwendungsbeipiele konkretisieren.

Die Wicklung besteht aus mindestens zwei Bandleitem 112 (Hauptleiter) bzw. 113 (Nebenleiter). die gleichzeitig gewickelt werden und durch zwei Isolationsschichten 115, 115' die galvanisch isoliert sind.

Die Bandleitern werden vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer oder Aluminium und Kupfer (ggf. als Bimetall) hergestellt und lassen sich als Längsschnitte aus einem dünnen Blech realisieren.

In der Regel haben die zwei Bandleitern die gleiche Breite, können jedoch wenn es zweckdienlich erscheint, unterschiedliche Breiten haben. Die elektrisch relevante Querschnittauslegung erfolgt vorzugsweise durch die Wahl der richtigen Bandstärke.

Jede der Bandleitern 112 und 113 können als Einzelbänder gestaltet werden oder als Schichtbänder. so z. B. kann die Wicklung 112 aus zwei einander benachbarten Bändern von je 0.15 mm gebildet (Gesamtstärke 0,3 mm), wobei die Wicklung 113 aus nur einem 0,15 mm Band besteht.

Je nach Bedarf wird auf diese Weise die Vorratshaltung (nur 0,15 mm Band) vereinfacht oder die Biegsamkeit eines Leiters verbessert.

Je nach Einsatzfall (Gewichts- und Leitfähigkeitsanforderungen) kann man z. B. Kupfer mit Aluminiumbändern kombinieren.

Die Isolationsschichten 115 bestehen vorzugsweise aus einer dünnen Isolationsfolie (Stärke als Richtwert ca. 10 bis 50 llm) aus bekannten Materialien wie Polyester (Mylar). Polyimid.

Papier usw. Als Sonderfall könnte die Isolationsfolie auch aus einer auf dem Bandleiter(n) aufgetragenen Lackschicht bestehen. Diese Lösung kann jedoch Nachteile wie Kantenempfindlichkeit, Aufwand bei der Abisolierung der Enden, usw. haben.

Die Breite der Isolationsfolien 115, 115' ist bei einer Wicklung nach Fig. 1 grö er als die Breite der Bandleiter 112 und 113. Damit wird ausgeschlossen, da es durch evtl.

überstehende Kanten zu Berührungen bei Lageabweichungen oder Grat der Bandleitern kommt (Kurzschlu ).

Die Rander der Isolation 115 können nachträglich thermisch aufgeschmolzen (versiegelt) werden falls das eingesetzte Material (Polyester) thermoplastische Eigenschaften hat.

Die Kurzschlu freiheit der Wicklung lä t sich sogar während des Wickelproze es leicht überwachen siehe Fig. 1.

Eine Spannung (U) wird in Reihe mit einem Anzeiger, z. B. einer Leuchte an den zwei Bandleitern 1 12. 113 angelegt. Entsteht durch Isolations- oder Proze fehler ein Kurzschlu .

so schlie t sich der Stromkreis und die Leuchte signalisiert die Störung.

Diese .Art der Wicklung kann sowohl freitragend, wie auf einen (Kunststoff) Wickelkörper realisiert werden.

Je nach den Umgebungsbedingungen kann eine Wicklung mit Harz oder sonstigem Kunststoff in Flüssig- oder Pulverform getränkt oder geklebt werden, so da im letzterem Fall nur eine Randverfestigung zustandekommt.

Diese Imprägnierung kann nach dem Wickeln durchgeführt werden mit bekannten Mitteln wie: - Imprägnierung durch Träufeln oder unter Vakuum, - äu erliche Beschichtung mit pulverförmigen Harz, oder sie kann auch während des Wickelns erfolgen, wie folgt: ein oder mehrere Bänder werden im voraus oder unmittelbar an der Wickelmaschine mit einer nachträglich polimerisierbaren Masse überzogen, wobei diese Polinierisierung während des Wickelns oder nachträglich erfolgen sollte, wobei dies durch Zugabe eines Katalysators, UN'- Strahlen, Wärme oder ganz einfach durch die Abwesenheit von Luft zwischen den in Kontakt stehenden Windungen (mit anaerobem Kleber) erfolgt.

Die metallischen Bänder werden z. B. im voraus mit einer polimerisierbaren Masse überzogen, und die Isolierfolien werden mit einer Schicht versehen, die mit der ersteren reagiert (Katalysator, Aktivator) so da während des Wickelns die Bänder mit den Folien in Kontakt kommen.

Durch den Wickeldruck bedingt, wird dann ein Teil der polimerisierbaren Masse nach au en verdrängt, wobei diese Masse in kurzer Zeit aushärtet (polimerisiert), so da nach dem Wickeln die ganze Spule durch die gegenseitige Verklebung der Windungen verfestigt wird.

Die Schritte bei der Ausführung einer Wicklung: - Die Anfänge der Bänder 112 und 113 werden um 90" gefaltet und mit dazwischenliegenden Isolierfolien an der rechteckigen Wickelhaspel angebracht. Gegebenenfalls werden auf der- Wickelhaspel im voraus die Wickelkörper angebracht. Je nach Bedarf werden die Bänder bzw. Isolierfolien mit einer Polymer, bzw. Katalysatorschicht überzogen.

Auf der gleichen Wickelhaspel können gleichzeitig mehrere Wicklungen ausgeführt werden.

- Die Wickelhaspel wird entsprechend der Windungszahl gedreht, um die Haupt- (112) bzw.

Nebenwicklung (113) auszuführen. Die leitfähigen Bänder und die Isolierfolien sind während des Wickelprozesses vorgespannt.

Je nach Bedarf werden Wärme oder UV-Strahlen zugeführt, um die Harzschicht (wenn vorhanden) zu polymerisieren. Die Bänder werden unter Berücksichtigung der Endanschlü e abgeschnitten und gefaltet. um einen axialen Abgang zu erreichen oder werden in geeigneter Weise kontaktiert oder fixiert.

- Die Wickelhaspel wird eventuell um eine- oder zwei Windungen weitergedreht. um die Wickel nach au en zu isolieren.

- Die Isolationsfolie wird abgeschnitten und ihr Ende am Wickel befestigt - Die Wickelhaspel wird abgezogen und damit ist die Wicklung fertig.

Die Wicklung nach Fig. 1, wo zwei Einzelwicklungen dargestellt sind, die auf einem U-Joch (mit fettgestrichelter Linie skizziert) montiert werden sollten, ist eine bevorzugt eingesetzte Ausführungsform der Erfindung.

Die Anfänge der identischen Wicklungen P bzw. S sind miteinander verbunden, wenn die Wicklungen -wie bevorzugt- in Reihe geschaltet werden.

Die links (L) und rechts(R) auf dem U-Joch eingeschobenen Wicklungen werden funktionsnchtig miteinander verbunden (112 links -112 rechts, 113 links -113 rechts).

Dafür können die parallel zu den Schenkeln abgewinkelten Anfänge der Wicklungen noch einmal in der Richtung des Mittelteils des Jochs gefaltet werden. ( s. Fig. 1) Die von links und rechts ankommenden, sich überlappenden Anfänge der Bandleiter können gelötet oder ultraschallgeschwei t werden. und so mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden.

Eine Paralellschaltung der Wicklungen ist auch möglich, z. B. wenn es darum geht, die Wicklungen der früheren Reihenschaltung bei einer zweimal niedrigeren Spannung zu verwenden Der elektrische Anschlu der damit in Reihe geschalteten Bandleiter erfolgt dann an den Enden der linken bzw. der rechten Wicklung.

Die Vorteile der Erfindung sind: - eine hohe Ausnutzung des Wickelraumes (Leiterfüllfaktoren bis über 90 O/b). die oft gestattet da eine herkommliche Kupferwicklung(Kupferfüllfaktor max. ca. 50%) ohne elektrische Nachteile durch eine leichtere Aluminiumbandwicklung ersetzt werden kann.

- Leichte Herstellbarkeit, da das gut biegsame Band einen dicken, schwer biegbaren Kupferdraht ersetzt, - die Abisolierung der Wicklungsenden entfällt, da diese aus blankem Band hergestellt sind.