DE1954796A1 - Verfahren zur Herstellung eines Stators fuer dauermagnetisch erregte elektrische Klein- und Kleinstmotoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Stators für dauermagnetisch erregte elektrische Klein- und Klejnstmotoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für dauermagnetisch erregte elektrische Klein-und Kleinstmotoren, bestehend aus einem radial oder diametral magnetisierten ringförmigen Dauermagneten, der in einem den Rückschluß bildenden rohrförmigen Gehäuse eingesetzt ist.
• Statoren für elektrische Kleinmotoren sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Bei der Weiterentwicklung bekannter Statoren steht einmal ihre technische Verbesserung im Hinblick auf eine Erhöhung der magnetischen Werte, zum anderen eine wirtschaftliche Fertigung im Vordergrund.
• Bekanntlich muß bei der Herstellung von Statoren für elektrische Kleinmotoren auf eine genaue Einhaltung des Außen-, vor allem aber des Innenmaßes geachtet werden, damit der zu dem im Stator umlaufenden Rotor notwendige Luft spalt innerhalb der geforderten Toleranz liegt. Dieser Forderung errecht zu werden und eine einfach und billig herzustellende Ausführung eines Stators zu finden ist die Aufgabe der vorliegenden Srfindung.
• Bei bekannten Statorbauformen erfolgt die Festlegung der Dauermagnete in dem Rückschluß oder Gehäuse durch Einkleben, Einpressen, mechanisches Klemmen oder durch Einspritzen, Ein Beispiel für in das gleichzeitig den Rückschluß bildende Gehäuse eingeklebte Dauermagnet-Segmentschalen zeigt die deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 736 185. Ein anderes Beispiel für ein Statorsystem zeigt die deutsche Auslegeschrift 1 o90 744, bei der auf die Außenfläche eines Dauermagnetrings die Rückschluß schalen aufgeklebt werden.
• Ein Beispiel für in einen Rückschlußring eingepreßte Dauermagnet-Segmentschalen läßt sich der deutschen Auslegeschrift 1 o78 679 entnehmen. Ein mechanisches Klemmen der Dauermagnete an die Innenfläche eines Statorgehäuses zeigt die in der deutschen Auslegeschrift 1 o38 171 bekanntgegebene Statorausführung.
• Den vorgenannten bekannten Statorausführungen haftet der gemeinsame Nachteil an, daß sie nur durch teures Nachbearbeiten, insbesondere durch Schleifen, in der für den Innendurchmesser vorgegebenen engen Toleranz hergestellt werden können.
• Eine Möglichkeit zum Ausgleich von Maßabweichungen, die sich bei der Herstellung der Dauermagnete ergeben, bietet das bekannte Verfahren, bei dem Dauermagnete über eine eingespritzte Zwischenschicht aus Kunststoff, gegebenenfalls zusammen mit den Rückschlußschalen oder dem Rückschlußring, an der Innenfläche eines Statorgehäuses festgelegt werden. Bei der Fertigung dieses z. B. aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 927 280 bekannten Stators werden die Dauermagnete und auf diese dann die Rückschluß schalen aus Weicheisen an einem genau auf das vorgesehene Innenmaß (Durchmesser des Rotors plus doppelte LuftSpaltmenge) gearbeiteten Dorn in einem Spritzwerkzeug angedrückt. Nach dem Einsetzen des Statorgehäuser in das Spritzwerkzeug werden die sich aufgrund der unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der Dauermagnete dann ergebenden unvermeidbaren Spalte zwischen Rückschlußschalen und Statorgehäuse und gegebenenfalls die Zwischenräume zwischen den Seitenflächen der Dauermagnete mit Kunst stoff ausgespritzt. Auf diese Weise kann ohne teure Nachbearbeitung sowohl das Innenmaß als auch das Außenmaß des Stators in engen Toleranzen gehalten werden.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung eines noch einfacher herzustellenden Stators, der genau mit dem geforderten Innendurchmesser herstellbar ist, dabei aber eine billige Fertigung gestattet.
• Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Statorsystem, das in bekannter Weise aus einem radial oder diametral magnetisierten ringförmigen oder zwei oder mehreren ringsegmentförmigen Dauermagneten besteht, der bzw. die in einem den Rückschluß bildenden rohrförmigen Gehäuse eingesetzt sind, wie dies z. B. aus der bereits erwähnten deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 736 185 bekannt ist.
• Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Dauermagnetring aus einer durch Erwärmen plastifizierten Masse aus in thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff eingelagertem Dauermagnetpulver, vorzugsweise Bariumferrit, an die Innenfläche eines in das Spritzwerkzeug eingesetzten Gehäuses maßgenau angespritzt wird und daß die Dauermagnetpartikel während des Spritzens, wenn die Spritzmasse noch plastisch ist, in einem die radiale oder diametrale Vorzugslage hervorrufenden, im Bereich des Formhohlraums des Spritzwerkzeugs angelegten Magnetfeld ausgerichtet werden.
• Die Herstellung von Dauermagneten aus einem spritzfähigen aus thermoplastischem Kunststoff und Dauermagnetpulver bestehenden Gemisch, das durch Zufuhr von Wärme plastifiziert und in eine Form gespritzt wird, an die ein die Ausrichtung der Dauermagnetpartikel in der plastischen Spritzmasse in die gewünschte Vorzugslage bewirkendes Magnetfeld angelegt wird, ist z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 284 531 bekannt Es ist weiter bekannt, nichtmagnetische Teile an ein aus Kunststoff und in dieses eingelagertes Dauermagnetpulver bestehendes Dauermagnetmaterial anzupressen (deutsche Patentschrift 709 lol) Diese bekannten Verfahren unterscheiden sich jedoch gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren und sind nicht geeignet, das der Erfindung zugrundeliegende Problem zu lösen.
• Die Erfindung besteht also in der Kombination des an sich bekannten Spritzens von kunststoffgebundenem Dauermagnetmaterial mit ebenfalls bekannter Ausrichtung der Dauermagnetpartikel in einem Magnetfeld in die gewünschte Vorzugslage an die Innenwand eines metallischen Rohrabschnitts zur Bildung eines Stators für elektrische Kleinmotoren.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Spritzwerkzeug, in dem die Dauermagnetpartikel in dem angelegten Magnetfeld radial ausgerichtet werden.
• Fig. 2 ist ein ähnliches Spritzwerkzeug zur Herstellung von Statorsystemen mit diametraler Vorzugslage des Dauermagneten.
• Das Spritzwerkzeug besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die einen Innenraum oben und unten begrenzen.
• In diesen Formhohlraum ragt von unten ein Dorn 3 aus magnetisierbarem Material hinein, der außerhalb der Spritzform von einer elektrischen Spule 4 umgeben ist, die in ihn einen Magnetfluß induziert. Der Verlauf der induzierten magnstischen Kraftlinien ist durch die gestrichelten Linien 5 angedeutet. Die magnetischen Kraftlinien verlaufen durch den Dorn 3 und die einseitig mit ihm verbundenen Polstücke 6 und 7, die an einem gemeinsamen ringförmigen Polschuh 8 enden, welcher die Seitenwand der Spritzform bildet.
• Der durch die Spule 4 induzierte Magnetfluß bildet an dem ringförmigen Polschuh 8 den einen und an dem Innendorn 3 den entgegengesetzten Pol, die durch Buchstaben angedeutet sind.
• Das Oberteil 1 und das Unterteil 2 der Spritzform bestehen aus nichtmagnetischem Material, während die Seitenwand 8 der Spritzform aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist, um die durch die Polstücke 6 und # eingeführten Kraftlinien 5 über den Formhohlraum in den mittigen Dorn 3 zu leiten.
• Durch Hochklappen oder Hochfahren des Oberteils ; ist die Spritzform zunächst von oben zugänglich. In den offenen Innenraum der Spritzform wird eng an die Seitenwand 8 ein das Gehäuse und den Rückschluß des späteren Stators bildender Rohrabschnitt 9 eingesetzt. Anschließend wird das Oberteil 1 niedergefahren oder zugeklappt und damit die Spritzform geschlossen. Durch einen zentralen Kanal lo wird plastifizierte Spritzmasse aus thermoplastischem bzw. duroplastischem Kunststoff und darin fein verteiltem Dauermagnetpulver aus einem Spritzkopf 11 in den Hohlraum der Spritzform eingespritzt. Die eingespritzte Masse füllt den gesamten Innenraum des Spritzwerkzeugs aus, so daß sie an der Innenwand des eingesetzten Gehäuseringes 9 satt anliegt. Nach dem Erhärten der Spritzmasse wird das Oberteil 1 abgenommen und das aus dem Gehäuse 9 und dem angespritzten Dauermagnetring 12 bestehende Statorsystem aus dem Spritzwerkzeug herausgenommen. Nach dem Abtrennen der gebildeten Ansätze an dem Dauermagnetring 12 ist das Statorsystem fertig.
• Der Durchmesser des in den Formhohlraum hineinragenden Dorns 3 entspricht dem gewünschten Innendurchmesser des Statorsysteins bzw. des Dauermagnetrings 12. Bei dieser Art der Herstellung ist also gewährleistet, daß der Dauermagnet 12 mit genauem Innenmaß hergestellt wird.
• Während des Einspritzens der plastifizierten Spritzmasse in den Hohlraum der Spritzform wird die Spule 4 eingeschaltet und dadurch das in gestrichelten Linien 5 angedeutete Magnetfeld aufgebaut, das den Formhohlraum bei dem in Fig. 1 angedeuteten Verlauf radial durchsetzt und eine Ausrichtung der in diesen mit der Kunststoffmasse eingespritzten Dauermagnetpartikel in die radiale Vorzugslage bewirkt. Nach dem Ausspritzen des Formhohlraums kann das Magnetfeld abgeschaltet werden, weil die inzwischen ausgerichteten Dauermagnetpartikel ihre Vorzugslage in der sich nun erhärtenden Kunststoffmasse beibehalten.
• Das in Fig. 2 dargestellte Spritzwerkzeug hat mit Ausnahme der Magnetisierungsvorrichtung denselben prinzipiellen Aufbau wie die in Fig. 1 dargestellte. Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Ausrichtung der mit der plastifizierten Kunststoffmasse in den Formhohlraum eingespritzten Dauermagnetpartikel in diametraler Richtung. Hierzu sind zwei Polschuhe 8. und 8## vorgesehen, die entgegengesetzt gepolt sind. Sie werden verbunden durch einen Bügel 12 aus magnetisch leitfähigem Material, um den die das Magnetfeld St erzeugende elektrische Spule 4' angeordnet ist.
• Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Spritzwerkzeug ist ein Innendorn 13 vorgesehen, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des herzustellenden Dauermagneten 12' entspricht.
• Er besteht aus magnetiscii leitfähigem Material, um die magnetischen Feldlinien von dem Polschuh 8' diametral durch den Formhohlraum zu dem Polschuh 8" zu leiten.
• Die Erfindung ist am Beispiel eines ringförmigen Dauermagneten 12 bzw. 12' beschrieben, der in einem das Statorgehäuse bildenden Rohrabschnitt 9 eingespritzt ist. Statt des Dauermagnetrings 12 bzw. 12' können aber auch Ringsegmentschalen an die Innenfläche des Statorgehäuses 9 angespritzt werden, die in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.
• Dazu können dann senkrecht in den Formhohlraum Abstand stege eingesetzt sein.
• Die erfindungsgemäße Art der Herstellung von Statoren für elektrische Kleinmotoren ermöglicht eine sehr einfache, maßgenaue und dabei billige Herstellung und bietet insofern gegenüber bekannten Ausführungen Vorteile.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zur Herstellung eines Stators für dauermagnetisch erregte elektrische Klein- und Kleinstmotoren, bestehend aus einem radial oder diametral magnetisierten ringförmigen Dauermagneten, der in einem den Rückschluß bildenden rohrförmigen Gehäuse eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnetring aus einer durch Erwärmen plastifizierten Masse aus in thermoplastischen bzw. duroplastischen Kunststoff eingelagertem Dauermagnetpulver, vorzugsweise Bariumferrit, an die Innenfläche eines in das Spritzwerkzeug eingesetzten Gehäuses maßgenau angespritzt wird und daß die Dauermagnetpartikel während des Spritzens, wenn die Spritzmasse noch plastisch ist, in einem die radiale oder diametrale Vorzugslage hervorrufenden, im Bereich des Formhohlraums des Spritzwerkzeugs angelegten Magnetfeld ausgerichtet werden.