In welche Kategorien lassen sich die Statorwicklungen von Elektromotoren einteilen? Welche gängigen Wickelverfahren gibt es? – Automatische Montagelinie von Jiuju Motors

Das Wickeln ist einer der entscheidenden Prozessschritte bei der Herstellung von Elektromotoren. Im Zuge der Weiterentwicklung der Elektromotoren haben sich auch beim Wickeln verschiedene “Schulen” herausgebildet. Der Wickelvorgang ist einer der wichtigsten Prozessschritte und zugleich der Schlüssel zur Steigerung der Gesamtleistung der Anlagen sowie zur Erhöhung der Produktivität.

I. Unterscheidung anhand der durch die Statorwicklungen gebildeten Magnetpole

Je nach der Beziehung zwischen der Anzahl der Magnetpole des Motors und der Anzahl der tatsächlichen Magnetpole, die sich aus der Anordnung der Statorwicklungen ergibt, lassen sich Statorwicklungen in zwei Typen unterteilen: offenpolige und verdeckte Wicklungen.

1. Anschlusswicklung

Bei einer Winderung mit sichtbaren Polen bildet jede Spulengruppe einen Magnetpol, wobei die Anzahl der Spulen in der Wicklung der Anzahl der Magnetpole entspricht.

Bei einer polausgerichteten Wicklung müssen die Stromrichtungen in zwei benachbarten Spulen entgegengesetzt sein, damit die Polaritäten N und S der Magnetpole voneinander getrennt sind, d. h., die beiden benachbarten Spulen müssen Ende an Ende verbunden werden, und die Anfangsenden an die Anfangsenden angeschlossen werden (in der Elektrotechnik als “Ende an Ende, Anfang an Anfang” bezeichnet), was einer Reihenschaltung mit umgekehrter Polarität entspricht.

2. Shu-Ji-Wicklung

Bei einer Shu-Ji-Wicklung bildet jede Spule zwei Magnetpole; die Anzahl der Spulen entspricht der Hälfte der Anzahl der Magnetpole, da die andere Hälfte der Magnetpole durch die von den Spulen erzeugten Magnetfeldlinien gemeinsam gebildet wird.

Bei einer Gleichpol-Wicklung weisen die von den einzelnen Spulen gebildeten Magnetpole dieselbe Polarität auf, sodass die Stromrichtung in allen Spulen gleich ist. Das bedeutet, dass zwei benachbarte Spulen so miteinander verbunden werden müssen, dass ihr Ende an den Anfang der nächsten angeschlossen wird (in der Elektrotechnik als “Endverbindung” bezeichnet), d. h. in einer Reihenverbindung.

II. Unterscheidung anhand der Form der Statorwicklungen und der Art der Einbau- und Verdrahtung

Je nach Form der Spulenwicklung und der Art der Verlegung der Drähte lassen sich Statorwicklungen in zwei Kategorien einteilen: konzentrierte und verteilte Wicklungen.

1. Zentralwicklung

Zentralgewickelte Spulen bestehen in der Regel aus nur einer oder wenigen rechteckigen Spulen. Nach dem Wickeln werden sie mit Gewebeband umwickelt und in Form gebracht, anschließend werden sie lackiert und getrocknet, bevor sie auf den Eisenkern des konvexen Magnetpols montiert werden. Diese Art der Wicklung wird bei Gleichstrommotoren, Universalmotoren sowie bei den Hauptpolwicklungen von Einphasen-Schirmpolmotoren verwendet.

2. Verteilte Wicklung

Bei Motoren mit verteilter Wicklung weist der Stator keine hervorstehenden Polschuhe auf; jeder Magnetpol besteht aus einer oder mehreren Spulen, die nach einem bestimmten Muster angeordnet und verdrahtet sind und so eine Spulengruppe bilden. Je nach Anordnung der Spulen lassen sich verteilte Wicklungen in zwei Typen unterteilen: konzentrische und gestapelte.

（1) Konzentrische Wicklung

Bei einer konzentrischen Wicklung handelt es sich um mehrere rechteckige Spulen unterschiedlicher Größe innerhalb derselben Spulengruppe, die nacheinander um denselben Mittelpunkt herum angeordnet sind und so eine schlangenförmige Struktur bilden. Konzentrische Wicklungen werden wiederum in einlagige und mehrlagige Wicklungen unterteilt. Diese Bauform wird in der Regel bei Einphasenmotoren und bei einigen Dreiphasen-Asynchronmotoren mit geringer Leistung für die Statorwicklung verwendet.

(2) Stapelwicklung

Bei einer gestapelten Wicklung sind alle Spulen in Form und Größe vollkommen identisch (mit Ausnahme von Einfach- und Doppelspulen); dabei wird jeweils eine Spulenflanke pro Nut eingelegt, und die Spulen werden an den äußeren Enden der Nuten einzeln übereinandergestapelt und gleichmäßig verteilt. Gestapelte Wicklungen lassen sich wiederum in einlagige und zweilagige Ausführungen unterteilen.

Wenn in jedem Nutenabschnitt nur eine Spulenwindung eingebettet ist, spricht man von einer einlagigen Stapelwicklung, auch als Einlagenwicklung bezeichnet; wenn in jedem Nutenabschnitt zwei Spulenwindungen aus unterschiedlichen Spulengruppen (in einer oberen und einer unteren Lage) eingebettet sind, spricht man von einer zweilagigen Stapelwicklung, auch als Zweilagenwicklung bezeichnet.

Je nach Art der Verlegung der Wicklungen lassen sich gestapelte Wicklungen in Anordnungen mit ein- und zweilagiger Kreuzverlegung sowie in Anordnungen mit einer Mischung aus ein- und zweilagiger Verlegung unterteilen;

Darüber hinaus werden Wicklungen, die aufgrund der Form ihrer Enden als „kettenförmige Wicklungen“ oder „korbförmige Wicklungen“ bezeichnet werden, eigentlich als „gestapelte Wicklungen“ klassifiziert. Bei dreiphasigen Asynchronmotoren werden für die Statorwicklungen in der Regel gestapelte Wicklungen verwendet.