DE19747664A1 - Verfahren zur Fertigung eines mehrpoligen Elektromotors und mehrpoliger Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines mehrpoligen Elektromotors, bei dem mehrere, magnetisch voneinander getrennte Polbleche zwischen den Enden von Spulen und einem Rotor angeordnet werden, sowie einen mehrpoligen Elektromotor mit einem Rotor und mit mehre­ ren, magnetisch voneinander getrennten Polblechen, welche sich von den Enden von Spulen zu dem Rotor erstrecken.

Ein solcher mehrpoliger Elektromotor und ein Verfahren zu dessen Herstellung sind aus der Praxis bekannt. Der mehr­ polige Elektromotor hat hierbei zwei oder mehrere Spulen als Stator und am Rotor einen zylindrischen Permanentma­ gneten mit mehreren Magnetpolen. Jeweils ein Polblech wird von einem Ende einer der Spulen zu dem Rotor ge­ führt, wo es dem Permanentmagneten mit sehr geringem Ab­ stand gegenübersteht. Bei dem bekannten Verfahren zur Fertigung des bekannten Elektromotors werden die Polble­ che einzeln an den Enden der Spulen befestigt und die Spulen anschließend in dem Gehäuse des Elektromotors mon­ tiert.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß sich die Positionierung der Polbleche gegenüber dem Rotor sehr aufwendig gestaltet. Weiterhin führen bereits geringe Ab­ weichungen der Spulen von ihrer vorgesehenen Position in dem Gehäuse zu einem fehlerhaften Abstand der Polbleche zu dem Permanentmagneten des Rotors. Im ungünstigsten Fall können die Polbleche den Permanentmagneten berühren und zu einem Blockieren des Rotors führen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung eines mehrpoligen Elektromotors derart weiterzuentwickeln, daß es eine be­ sonders einfache Montage des Elektromotors ermöglicht und daß die Polbleche besonders genau gegenüber dem Perma­ nentmagneten zu positionieren sind. Weiterhin soll ein mehrpoliger Elektromotor geschaffen werden, bei dem die Polbleche gegenüber dem Permanentmagneten besonders genau positioniert sind.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Polbleche als ein über Stege zusammenhän­ gendes Bauteil gefertigt werden und daß die Polbleche in einem mittleren Bereich an einem Halteteil aus Kunststoff befestigt und anschließend die Stege zwischen den einzel­ nen Polblechen durchtrennt werden.

Das die Polbleche bildende Bauteil läßt sich beispiels­ weise aus Blech durch Stanzen und Biegen besonders genau fertigen. Nach dem Befestigen des die Polbleche bildenden Bauteils an dem Halteteil sind die Polbleche untereinan­ der fixiert, so daß sie nach der Durchtrennung der Stege in ihren vorgesehenen Position verbleiben. Nach der Mon­ tage der baulichen Einheit aus dem Halteteil und den Polblechen in dem Elektromotor sind die Polbleche gegen­ über dem Permanentmagneten des Rotors besonders genau ausgerichtet. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung be­ steht darin, daß durch die hohe Genauigkeit der Positio­ nierung der Polbleche der Permanentmagnet schwächer und damit sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Polbleche zu­ dem nicht mehr wie bei dem bekannten Verfahren einzeln montiert werden. Hierdurch gestaltet sich die Herstellung des Elektromotors besonders kostengünstig. Die Herstel­ lung des Elektromotors gemäß des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens läßt sich weiterhin automatisieren.

Das die Polbleche bildende Bauteil könnte beispielsweise an dem Halteteil festgeklebt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestaltet sich jedoch besonders kostengünstig, wenn das die Polbleche bildende Bauteil mit einem ver­ festigbaren Kunststoff umspritzt oder vergossen wird und wenn die Durchtrennung der Stege der Polbleche nach dem Verfestigen des Kunststoffs erfolgt. Nach dem Umspritzen oder Vergießen mit dem Kunststoff sind die Polbleche zu­ verlässig positioniert, so daß sie nach der Durchtren­ nung der Stege in ihren vorgesehenen Positionen verblei­ ben.

Die Stege zwischen den Polblechen lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einer be­ sonders hohen Genauigkeit durchtrennen, wenn sie von ei­ nem Laserstrahl durchschnitten werden. Ein weiterer Vor­ teil dieses Verfahrens besteht darin, daß der Laser­ strahl an die Trennstelle angrenzende Bereiche der Polbleche und des Kunststoffs mechanisch nicht belastet.

Die Stege könnten beispielsweise in dem für den Perma­ nentmagneten vorgesehenen Bereich angeordnet werden. Mit dem Laserstrahl ließe sich anschließend ein dem Durchmes­ ser des Permanentmagneten entsprechender Kreis ausschnei­ den und damit die Stege durchtrennen. Hierdurch wird je­ doch das Blechteil und damit angrenzende Bereiche des Kunststoffs thermisch sehr hoch belastet. Zum Schneiden mit dem Laserstrahl kann gemäß einer anderen vorteilhaf­ ten Weiterbildung der Erfindung ein besonders schwacher Laserstrahl mit einem kleinen Durchmesser eingesetzt wer­ den, wenn in seitlichen Bereichen neben einer Ausnehmung für einen Permanentmagneten angeordnete Stege mit dem La­ serstrahl jeweils an zwei Stellen durchtrennt werden. Der schwache Laserstrahl mit dem kleinen Durchmesser führt nur zu einer sehr geringen thermischen Belastung des Blechteils. Hierbei können dennoch große Abstände der Polbleche zueinander erzeugt werden, wodurch eine magne­ tische Induktion zweier benachbarter Polbleche zudem be­ sonders gering ist.

Die Stege zwischen den Polblechen lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beson­ ders schnell und gleichzeitig durchtrennen, wenn sie im Stanzverfahren beseitigt werden. Hierbei ist es bei einer entsprechenden Gestaltung des Stanzwerkzeuges sogar mög­ lich, alle Stege gleichzeitig zu durchtrennen und in dem­ selben Arbeitsgang die Ausnehmung für den Permanentmagne­ ten des Rotors zu erzeugen. Dies führt insbesondere dann zu geringen Fertigungskosten, wenn der Elektromotor mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in großen Stückzahlen hergestellt werden soll.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines mehrpoligen Elektromotors, bei dem die Polbleche gegen­ über dem Permanentmagneten besonders genau positioniert sind, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pol­ bleche in einem dem Rotor zugewandten Bereich in einem gemeinsamen Halteteil aus Kunststoff angeordnet sind.

Durch diese Gestaltung hat der Elektromotor eine aus den Polblechen und dem Halteteil bestehende bauliche Einheit, die sich außerhalb des Elektromotors besonders genau fer­ tigen läßt. Daher sind die einzelnen Polbleche gegenüber dem Permanentmagneten besonders genau positioniert, wo­ durch der erfindungsgemäße Elektromotor einen im Ver­ gleich zu dem bekannten Elektromotor schwächeren Perma­ nentmagneten haben kann und weniger elektrischen Strom verbraucht. Weiterhin läßt sich der erfindungsgemäße Elektromotor besonders kostengünstig montieren, da trotz mehrerer, magnetisch voneinander getrennter Polbleche nur ein einziges Bauteil montiert werden muß.

Die Polbleche könnten beispielsweise aus einem Sinter­ werkstoff bestehen. Jedoch lassen sich die Polbleche ge­ mäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei­ spielsweise im Stanzverfahren und durch Biegen besonders kostengünstig herstellen, wenn sie aus verzinktem Stahl­ blech bestehen. Weiterhin weisen die Polbleche durch diese Gestaltung im Vergleich zu unverzinktem Stahlblech eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit auf.

Zur weiteren Verringerung der Kosten für die Fertigung des erfindungsgemäßen Elektromotors trägt es bei, wenn das Halteteil als Teil eines Gehäuses des Elektromotors ausgebildet ist.

Der Rotor ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung besonders genau gegenüber den Pol­ blechen positioniert, wenn das Halteteil einen Lagerbock für den Rotor und/oder für eine von dem Rotor ange­ triebene Welle aufweist.

Der erfindungsgemäße Elektromotor läßt sich besonders schnell montieren, wenn das Halteteil oder ein Gehäuse­ teil des Elektromotors Positionierzapfen und das jeweils andere Bauteil Ausnehmungen für die Positionierzapfen aufweist. Diese Montage läßt sich zudem automatisieren.

Die Polbleche sind gemäß einer anderen vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung formschlüssig in dem Halteteil gehalten, wenn die Polbleche innerhalb des Halteteils Ausnehmungen oder Vorsprünge haben.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Elektromotors,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von hinten auf in einem Halteteil befestigte Polbleche mit einem Rotor aus Fig. 1,

Fig. 3-6 einen Ablauf zur Herstellung einer baulichen Einheit aus den Polblechen und dem Halteteil,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer baulichen Ein­ heit aus den Polblechen und dem Halteteil.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elektromotor mit einem Gehäuse 1, welches sich aus einem Gehäuseunter­ teil 2 und einem Gehäuseoberteil 3 zusammensetzt. Zur Verdeutlichung der Zeichnung ist das Gehäuseoberteil 3 teilweise geschnitten dargestellt. In dem Gehäuse 1 sind zwei Spulen 4, 5 und eine bauliche Einheit 6 aus einem Halteteil 7 und insgesamt vier Polblechen 8-11 angeord­ net. Die bauliche Einheit 6 aus dem Halteteil 7 und den Polblechen 8-11 hat eine Ausnehmung 12 zur Aufnahme ei­ nes mehrpoligen Permanentmagneten 13 eines Rotors 14. Die Polbleche 8-11 erstrecken sich jeweils von einem Ende einer der Spulen 4, 5 zu dem Permanentmagneten 13 des Ro­ tors 14 und sind zur Vereinfachung der Montage an den En­ den der Spulen 4, 5 festgeklebt. Der Rotor 14 treibt über ein nicht dargestelltes Schneckengetriebe eine senkrecht durch das Gehäuseoberteil 3 geführte Welle 15 an. Das Ge­ häuseoberteil 3 hat im Bereich der Welle 15 eine Lager­ schale 16. An der Unterseite des Gehäuseunterteils 2 ist ein Befestigungsclips 17 angeordnet, mit dem der Elektro­ motor auf einer nicht dargestellten Grundplatte montiert werden kann. Weiterhin hat das Gehäuseunterteil 2 Füh­ rungsstifte 18, die in Ausnehmungen 20 des Gehäuseober­ teils 3 eindringen. Hierdurch sind das Gehäuseunterteil 2 und das Gehäuseoberteil 3 gegeneinander ausgerichtet. An dem Gehäuseunterteil 2 sind Rastarme 19 angeordnet, die einen nicht dargestellten Rand des Gehäuseoberteils 3 hintergreifen.

Wenn man die Spulen 4, 5 wechselnd mit Stromimpulsen be­ aufschlagt, wird der Rotor 14 jeweils um 90° gedreht und treibt damit die senkrechte Welle 15 schrittweise an. Für kleinere Schritte kann der Elektromotor mit drei oder mehreren Spulen und einer entsprechenden Anzahl an Polblechen versehen werden. Der Elektromotor eignet sich damit beispielsweise zum Antrieb eines Zeigerinstrumentes eines Kraftfahrzeuges.

Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von hinten auf die bauliche Einheit 6 des Halteteils 7 und der Polbleche 8-11, daß das Halteteil 7 einteilig mit einem Lagerbock 21 des Rotors 14 gefertigt ist. Das Hal­ teteil 7 besteht aus Kunststoff und verhindert eine ma­ gnetische Induktion von einem der Polbleche 8-11 auf die benachbarten Polbleche 8-11. Der Lagerbock 21 hat sehr große Abmessungen, so daß er einen Teil des Gehäu­ seunterteils 2 bilden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß das Halteteil 7 einteilig mit dem Ge­ häuseunterteil 2 gefertigt ist.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen einen Ablauf zur Herstellung der baulichen Einheit 6 aus den Polblechen 8-11 und dem Halteteil 7 aus Kunststoff. In Fig. 3 ist ein gestanztes Blechteil 22 mit den vier Polblechen 8-11 und der run­ den Ausnehmung 12 für den in Fig. 1 dargestellten Per­ manentmagneten 13 des Rotors 14 zu erkennen. Die Polble­ che 8-11 sind untereinander über nahe an der Ausnehmung 12 angeordnete Stege 23-26 verbunden.

Die Fig. 4 zeigt das Blechteil 22 aus Fig. 3, nachdem die freien Enden der Polbleche 8-11 abgewinkelt wurden. Die Enden jeweils zweier einander gegenüberstehender Polbleche 8-11 haben nun einen den Höhen der in Fig. 1 dargestellten Spulen 4, 5 entsprechenden Abstand.

Die Fig. 5 zeigt das Blechteil 22 aus Fig. 4, nachdem die mittleren Bereiche der Polbleche 8-11 von Kunst­ stoff umschlossen wurden. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist hier der Lagerbock 21 aus Fig. 2 nicht eingezeich­ net. Zum Umschließen der mittleren Bereiche der Polbleche 8-11 kann das Blechteil 22 beispielsweise in eine Spritzgußform eingesetzt und mit Kunststoff im Spritz­ gießverfahren umspritzt werden. Alternativ dazu kann das Blechteil 22 in den vorgesehenen Stellen auch mit einem chemisch aushärtenden Kunststoff überzogen werden. Nach dem Aushärten bildet der Kunststoff das Halteteil 7 für die Polbleche 8-11 und kann der Form entnommen werden. Weiterhin zeigt Fig. 5, daß das Blechteil 22 im Bereich der Stege 23-26 nicht mit Kunststoff überzogen ist.

Die Fig. 6 zeigt das Blechteil 22 mit dem Halteteil 7, nachdem die Stege 23-26 zwischen den Polblechen 8-11 im Stanzverfahren entfernt wurden. Durch das Stanzwerk­ zeug erzeugte Ausnehmungen 27a-27d sind kleiner als der von dem Kunststoff freigelassene Bereich des Blechteils 22. Hierdurch läßt sich eine Matrize des Stanzwerkzeuges unmittelbar an dem Blechteil 22 anlegen. Durch das Halte­ teil 7 sind die Polbleche 8-11 magnetisch voneinander isoliert und in ihrer vorgesehenen Position gehalten. Die aus den Polblechen 8-11 und dem Halteteil 7 gebildete bauliche Einheit 6 läßt sich anschließend in dem in Fig. 1 dargestellten Gehäuse 1 befestigen.

Die Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer bau­ lichen Einheit 28 aus Polblechen 29-32 und einem Halte­ teil 33 aus Kunststoff vor einem Durchtrennen von Stegen 34-36 zwischen den Polblechen 29-32. Zur Vereinfa­ chung der Zeichnung ist das Halteteil 33 aufgeschnitten dargestellt. Die Polbleche 29-32 sind mit insgesamt drei Stegen 34-36 miteinander verbunden, so daß zwi­ schen zwei Polblechen 29, 32 kein Steg angeordnet ist. Hierdurch muß im Vergleich zu der in Fig. 5 dargestell­ ten Ausführungsform ein Steg weniger durchtrennt werden. Zur Durchtrennung der Stege 34-36 eignet sich hierbei beispielsweise ein U-förmig geführter Laserstrahl, der die Stege 34-36 jeweils an zwei Stellen durchtrennt. Die Wege, auf denen der Laserstrahl zu führen ist, sind in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt. Die Polble­ che 29-32 haben im Bereich des Halteteils 33 Ausnehmun­ gen 37 und Vorsprünge 38, die von dem Kunststoff ausge­ füllt oder umschlossen sind. Hierdurch sind die Polbleche 29-32 formschlüssig in dem Halteteil 33 befestigt. Wei­ terhin zeigt Fig. 7, daß das Halteteil 33 einteilig mit Befestigungs- und Positionierzapfen 39 gefertigt ist. Mittels dieser Befestigungs- und Positionierzapfen 39 läßt sich die bauliche Einheit 28 aus dem Halteteil 33 und den Polblechen 29-32 in dem in Fig. 1 dargestell­ ten Gehäuse 1 des Elektromotors befestigen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Fertigung eines mehrpoligen Elektromo­ tors, bei dem mehrere, magnetisch voneinander getrennte Polbleche zwischen den Enden von Spulen und einem Rotor angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche als ein über Stege zusammenhängendes Bauteil gefertigt werden und daß die Polbleche in einem mittle­ ren Bereich an einem Halteteil aus Kunststoff befestigt und anschließend die Stege zwischen den einzelnen Polble­ chen durchtrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Polbleche bildende Bauteil mit einem ver­ festigbaren Kunststoff umspritzt oder vergossen wird und daß die Durchtrennung der Stege der Polbleche nach dem Verfestigen des Kunststoffs erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stege zwischen den Polblechen von einem Laserstrahl durchschnitten werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in seitlichen Bereichen neben einer Ausnehmung für einen Permanentmagneten angeordnete Stege mit dem Laserstrahl jeweils an zwei Stellen durch­ trennt werben.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stege im Stanzverfahren beseitigt werden.

6. Mehrpoliger Elektromotor mit einem Rotor und mit meh­ reren, magnetisch voneinander getrennten Polblechen, wel­ che sich von den Enden von Spulen zu dem Rotor erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (8-11, 29-32) in einem dem Rotor (14) zugewandten Bereich in einem gemeinsamen Halteteil (7, 33) aus Kunststoff ange­ ordnet sind.

7. Mehrpoliger Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Polbleche (8-11, 29-32) aus verzinktem Stahlblech bestehen.

8. Mehrpoliger Elektromotor nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (7, 33) als Teil eines Gehäuses (1) des Elektromotors ausgebildet ist.

9. Mehrpoliger Elektromotor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (7) einen Lagerbock (21) für den Rotor (14) und/oder für eine von dem Rotor (14) angetriebene Welle (15) aufweist.

10. Mehrpoliger Elektromotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (33) oder ein Gehäuseteil (2, 3) des Elektromotors Positio­ nierzapfen (39) und das jeweils andere Bauteil Ausneh­ mungen für die Positionierzapfen (39) aufweist.

11. Mehrpoliger Elektromotor nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (29-32) innerhalb des Halteteils (33) Ausnehmungen (37) oder Vorsprünge, (38) haben.