DE2910735C3 - Verfahren zur Herstellung magnetischer Keile für einen Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung magnetischer Keile für einen Elektromotor.

Magnetische Keile, die in Schlitze des Ständers oder Stators von Elektromotoren eingesetzt werden, sind in verschiedener Ausführung bekannt (»YASUKAWA DEN KI«, Nr. 3, Band 34, Nr. 131, Seiten 146-150, vom 20. Dezember 1970). Die manetischen Keile erhalten dabei ihre Keilform durch Preßformung eines magnetischen Pulvergemisches, z. B. eines Gemisches aus Eisenpulver und Kunstharz, oder durch manuelles Einsetzen entsprechend zugeschnittener, magnetischer Eisenbleche in die Schlitze des Motors. Daher müssen die Ständerschlitze des Motors zum Einführen der magnetischen Keile besondere Rillen oder Nuten, wie sie beispielsweise durch die Rillen 23 in F i g. 9 dargestellt sind, haben. Diese besonderen, keilförmigen Rillen 23 erschweren das Einsetzen der Ständerspulen in die Schlitze, so daß das Einsetzen der Ständerspulen in die Ständerschlitze insbesondere zeitraubend ist. Außerdem sitzen die bekannten magnetischen Keile nicht notwendigerweise fest in den Ständerschlitzen, und die zylindrischen Seitenflächen der Ständerzähne bilden keine glatten Weiterführungen der Oberflächen der magnetischen Keile. Es ist deshalb schwierig, eine ganz glatte, zylindrische Fische aus den Flächen der magnetischen Keile und der Ständerzähne zu erhalten.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung magnetischer Keile für einen Elektromotor anzugeben, bei dem trotz einer Vereinfachung bei dem Einführen der Ständerspulen in die Schlitze in einfacher Weise eine glatte, zylindrisch-konkave Außenfläche des Motorständers, in dem der Rotor drehbar gelagert ist, erzielbar ist.

Dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren in der in dem Hauptanspruch angegebenen Weise gekennzeichnet, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens charakterisieren.

Hin Beispiel aus dem Stand der Technik sowie Aubführungsbeispiele der Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Ständers mit erfindungsgemäß hergestellten Keilen;

Fig.2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teiles des in F i g. 1 dargestellten Ständers in der in F i g. 1 mit H-II bezeichneten Ebene;

Fig.3 eine Querschnittsansicht einer Gußform zur Preßformung des in den Fig. ι und 2 dargestellten Ständers;

Fig.4 eine Vorderansicht des Forminnenteils zur Formung der keilförmigen Rillen 5 in dem in Fig.2 dargestellten Ständer;

F i g. 5 eine Vorderansicht eines anderen Forminnenteils zur Ausbildung abgeänderter, keilförmiger Rillen im Ständer;

F i g. 6 eine vergrößerte, vorderseitige Querschnittsansicht eines Teils des modifizierten Beispiels des Ständers, der mit dem in Fig.5 dargestellten Forminnenteil hergestellt wurde;

F i g. 7 ^ine Querschnittsansicht einer Gußform zum Gießen magnetischer Keile;

F i g. 8 eine Vorderansicht eines Forminnenteils zur Herstellung eines Keils anderer Gestalt;

F i g. 9 eine vergrößerte, vorderseitige Querschnittsansicht eines Teils eines üblichen Ständers mit einem bekannten, in ihm eingesetzten Keil 11;
F i g. 10 eine vergrößerte, vorderseitige Querschnittsansicht eines Teils eines Ständers mit einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten magnetischen Keil;

F i g. 11 eine vergrößerte vorderseitige Qucrschnittsansicht eines Teils eines Ständers mit einem magnetischen Keil und einem darin enthaltenen unmagnetischen Schlitz;

Fig. M schließlich eine vergrößerte, vorderseitige Querschnittsansicht eines Ständerabschnitts mit einem magnetischen Keil, in dem sich ein Spalt befindet.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die vorzugsweise Ausführungsformen darstellen, beschrieben.

Γ i g. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ständeran-Ordnung mit Ständerblechen 2 und einer Spule 3, die durch die Schlitze in den Ständerblechen 2 im geformten Kunstharz gewickelt ist. Wie aus Fig. 2, die einen vorderseitigen Querschnitt in der in Fig. 1 mit H-II bezeichneten Querschnittsebene zeigt, ersichtlich, ent· hält Schlitz 21 eine Schicht 7 aus Isoliermaterial, z. B.

einen auf die Wandung des Schlitzes aufgebrachten Kunstharzfilm, eine Spule 3 und eine Keilrille 5 am Eingang zum Schlitz 21. Der Winkel 6 wird durch das Kunstharz festgehalten und dient zur Befestigung eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Lagers. Die in Fig. 1 eingetragene Linie Xstellt eine Linie durch die Mittelachse des Motors dar.

Die Keilrille 5 wird in der folgenden Weise hergestellt:

Zuerst wird die Isolierschicht 7 in den Schlitz 21 der Ständerbleche 2 außer an der Eingangsseite des Schlitzes 21 angebracht, beispielsweise durch Einlegen eines isolierenden Films 7 oder durch Aufspritzen eines

Kunstharzes. Dann wird in an sich bekannter Weise Spule 3 gewickelt oder in die Schlitze 21 eingelegt Der Ständerbleche 2 und Spule 3 umfassende Ständer 1 wird dann auf ein unteres Formteil A aufgesetzt, Winkel 6 wird auf den mittleren, vorspringenden Teil A 1 der Form gelegt, und ein oberes Formteil B wird auf das untere Formteil A aufgesetzt. Der aufragende Mittelabschnitt A 1 des unteren Formteils A hat den in F i g. 4 dargestellten Querschnitt, d. h. im Mittelabschnitt A 1 befinden sich mehrere vertikale Vorsprünge 8 um eine zylindrische Fläche 9 verteilt Die Form der Vorsprünge 8 ist so gewählt, daß sie in die Keilrillenabschnitte 5 der Schlitze 21 eingesetzt werden können und in diese eingesetzt werden, wenn Ständerbleche 2 auf dem unteren Formteil A befestigt werden. Durch Verwendung dieses Formteils A ergibt sich nach dem Einspritzen des isolierenden Kunstharzes in den Formraum das Rahmenteil 4 und der Spule 3 ist vom Kunstharz umhüllt Der Keilrillenabschnitt 5 wird danr im offenen Teil des Schlitzes ausgebildet, dd der offene Teil von den vertikalen Vorsprüngen 8 im Mittelabschnitt A1 der Form eingenommen wurde. Die Außenflächen der Vorsprünge bilden die Bodenflächen der Keilrillen 5.

Im zweiten Verfahrensschritt werden magnetische Keile in den Keilrillen der Schlitze ausgebildet. Dies geschieht in der folgenden Weise: Der hablfertige Ständer 1 wird mit seiner Oberseite nach unten auf ein unteres Formteil C aufgesetzt, wobei sich ein zylindrisches inneres Formteil E im zylindrischen Mittelraum der Ständerbleche 2 befindet. Ein oberes Formteil Z? mit einem Einspritzkanal D1 wird auf das untere Formteil C aufgesetzt. Die zylindrische Oberfläche des inneren Formteils £ ist so ausgebildet, daß sie dicht an der konkaven, zylindrischen Fläche der Zähne der Ständerbleche anliegt. Die zylindrische Oberfläche des inneren Formteils Fund die Keilrilllen 5 bilden Einspritzräume Sd. Wie in Fig. 10 dargestellt, werden in den Schlitzen 21 die magnetischen Keile 11 dann erhalten und durch Einspritzen eines Gemisches aus 60—95 Gewichtsprozent eines Pulvers aus einem magnetischen Material, z. B. mit Silizium dotiertes Eisen, Eisen oder Permalloy, und 40—5 Gewichtsprozent eines als Bindemittel wirkenden Kunstharzes. Durch das Einspritzen in die Einspritzräume 5d ergeben sich glatte, konkave, zylindrische Flächen, die sich kontinuierlich an die konkave, zylindrische Oberfläche der Zähne des Ständers anschließen.

Das Verhältnis der Gemischkomponentei, (magnetische Substanz und Kunstharz) wirkt sich in der folgenden Weise aus. Wenn die magnetische Komponente, z. B. das Eisenpulver, weniger als 60 Gewichtsprozent ausmacht, ist die magnetische Wirkung der magnetischen Keile 11 fast Null. Wenn andererseits der Anteil der magnetischen Komponente mehr als 95 Gewichtsprozent beträgt, wird der Spritzguß schwierig und der magnetische Keil büßt außerdem mechanische Festigkeit ein. Ferner ergibt sich hierbei eine Verringerung des Drehmoments, da eine unerwünschte Flußstreuung über die Schlitze stattfindet.

Für die Formung können a's bekannte Verfahren der Spritzguß oder die Preßsp -iuung verwendet werden. Im Falle einer Mischung, die mehr als 90% der magnetischen Substanz enthält, empfiehlt es sich, eine Verformung zu einer stangenförmigen, pastenartigen Mischung mit Hilfe eines flüssigen, warm aushärtenden Kunstharzes vorzunehmen; dieser Vorformung schließt sich die eigentliche Formung der stabförmigen, pastenartigen Mischung zur K eilform an.

F i g. 11 zeigt eine vorderseitige Querschnittsansicht eines Teiles eines Ständerschlitzes mii einem magnetischen Keil anderer Form. Um den magnetischen Streufluß zwischen den benachbarten Polen der Ständerzähne zu verringern und um dabei gleichzeitig einen niedrigen magnetischen Widerstand in Radialrichtung zu erzielen, hat der magnetische Keil 11 einen über die Länge des Schlitzes verlaufenden Spalt 111. Erhalten wird Spalt 111 durch Verwendung eines speziellen Mittelteils A 1 mit einem vertikalen Fortsatz 8', in dem ein in Fig.5 dargestellter Schlitz 12 angebracht ist Durch die Anbringung des Schlitzes 12 in Fortsatz 8' wird ein schmaler Fortsatz 111 des isolierenden Kunstharzes in der in F i g. 6 dargestellten Weise in Keilrille 5 ausgebildet, wenn zunächst ein isolierendes Kunstharz eingespritzt wird. Durch weiteres Einspritzen des Gemischs aus magnetischem Pulver und Kunstharz in die in F i g. 6 dargestellte Keilrille erhält man den in F i g. 11 dargestellten, geschlitzten magnetischen Keil 11.

In dem weite^ren, in Fig. 12 dargestellten Beispiel erstreckt sich ein leerer Schlitz 112 über die Länge der zu Schlitz 21 führenden Öffnung. Der in Fig. 12 dargestellte magnetische Keil 11 mit dem leeren Schlitz 112 wird in der folgenden Weise hergestellt: Ein inneres Formteil E mit dem in F i g. 8 dargestellten Querschnitt wird im zweiten Verfahrensschritt beim Einspritzen des Gemischs aus magnetischem Pulver und Kunstharz verwendet. Das innere Formteil E hat einen vertikalen Vorsprung 13 für jede der Keilrillen 21. Das innere Formteil E wird in den geformten Ständer so eingesetzt, daß die Vorsprünge 13 auf die zugehörigen Mittelpunkte der Keilrillen 21 fallen. Durch Einspritzen der das magnetische Pulver enthaltenden Mischung werden die den in Fig. 12 dargestellten Schlitz 112 enthaltenden magnetischen Keile 11 hergestellt.

Die erfindungsgemäß hergestellten magnetischen Keile haben die folgenden Vorteile:

1. Eine Anzahl der magnetischen Keile wird gleichzeitig durch Einspritzen in die Bodenflächen der Keilrillen hergestellt, die bei der vorhergehenden Spritzgußformung eines isolierenden Kunststoffs ausgebildet werden. Durch das gleichzeitige Einspritzen kann die Anzahl der Verfahrensschritte bei der Herstellung verringert werden.

2. Da die magnetischen Keile direkt durch Spritzguß in den Keilrillen ausgebildet werden, sind die magnetischen Keile fest am Eingang zu den Ständerschlitzen befestigt.

3. Da die Keilrille mit ihrer besondereren Form am Eingang des Schlitzes nicht wie im Falle üblicher magnetischer Keile getrennt ausgebildet werden muß, ergibt sich eine Verbesserung der Kenngrößen des Elektromotors und die zur Herstellung des Ständers verwendeten Formen können vereinfacht werden.

4. Da die magnetischen Keile im Spritzguß hergestellt werden können, ist es möglich, zylindrische Oberflächen der magnetischen Keile zu erhalten, die sich kontinuierlich an die Oberflächen der Zähne anschließen, wenn man ein geeignetes inneres Formteil verwendet, dessen zylindrische Fläche eine enge Berührung mit der zylindrischen Fläche der Ständerzähne ergibt. Der Spalt zwischen der Außenseite des Rotors und der Innenfläche des Ständers kann damit gleichförmig groß gemacht werden, wodurch sich eine Verringe-

rung der Schwankungen im Drehmoment des Elektromotors und folglich des magnetischen Rauschens ergibt.

5. Durch geeignete Formgebung des inneren Formteils können verschiedene Arten magnetischer Keile hergestellt werden.

6. Durch die Verwendung der im Spritzgußverfahren

hergestellten magnetischen Keile wird es möglich, den Eingangsabschnitt der Schlitze in einfacher Weise herzustellen und breit auszuführen. Das Einsetzen und die Befestigung der Spulen in den Schlitzen werden dadurch vereinfacht, was wiederum den automatischen Zusammenbau von Elektromotoren ermöglicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung magnetischer Keile für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Formvorgang ein die Ständerbleche und die Ständerspule umfassender einteiliger Körper durch Ausformen in einem unmagnetischen, isolierenden Kunstharz hergestellt wird unter Verwendung von Gußformteilen, und von einem zylindrischen, inneren Formteil mit parallelen Vorsprüngen, das in eine'zylindrische öffnung in den Ständerblechen zur Schaffung von Keilrillen eingesetzt wird und daß in einem zweiten Formvorgang in den Keilrillen magnetische Keile durch direktes Einspritzen eines Gemischs aus 60—95 Gewichtsprozent eines Pulvers einer magnetischen Substanz und 40—5 Gewichtsprozent eines Kunctharazs in die Keilrillen ausgebildet werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Vorsprünge im inneren Formteil einen Schlitz aufweist, der einen schmalen Vorsprung aus unmagnetischem, isolierendem Kunstharz bildet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Formvorgang mit einem anderen inneren Formteil durchgeführt wird, das in die zylindrische öffnung in den Ständerblechen eingesetzt wird, und daß dieses innere Formteil parallele Vorsprünge hat, die in die Keilrillen einzusetzer sind.