DE3011609C2 - Method for manufacturing a stator with magnetic slot wedges - Google Patents
Method for manufacturing a stator with magnetic slot wedgesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators mit magnetischen Nutkeilen für einen flachen Elektromotor mit axialem Luftspalt, wobei die Nutkeile aus einem Gemisch von 60 bis Gew.-% Eisenpulver oder Eisenlegierungspulver und bis 5 Gew.-% eines Kunstharzes bestehen.The present invention relates to a method for Manufacture of a stator with magnetic slot wedges for a flat electric motor with an axial air gap, wherein the slot wedges from a mixture of 60 to wt .-% iron powder or iron alloy powder and consist of up to 5% by weight of a synthetic resin.
Je breiter die Statorschlitze eines flachen Elektromotors sind, um so leichter sind die Statorspulen darin anzubringen. Zu breite Statorschlitze beeinträchtigen jedoch die Wirksamkeit des Elektromotors. Um dies zu verhindern, sind die öffnungen der Statorschlitze abdeckende magnetische Nutkeile allgemein üblich.The wider the stator slots of a flat electric motor the easier it is to mount the stator coils in it. Too wide stator slots affect however the effectiveness of the electric motor. To prevent this from happening, the openings in the stator slots are covering magnetic slot wedges are common.
Bei dem aus der DE-OS 2136 893 bekannten Verfahren werden die Nutkeile in einer speziellen Form vom Stator getrennt hergestellt und anschließend in den Statorschlitzen angebracht. Dieses Verfahren ist technisch aufwendig und wegen der Vielzahl der Arbeitsschritte für die Massenproduktion von flachen Elektromotoren für Haushaltszwecke nicht wirtschaftlich.In the one known from DE-OS 2136 893 In the process, the slot wedges are manufactured separately from the stator in a special shape and then placed in the Stator slots attached. This process is technically complex and because of the large number of work steps not economical for mass production of flat electric motors for household use.
Aus der DE-OS 22 29 343 ist weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors bekannt, bei dem der Stator mit einem Lagerschild in einer Gehäuseform mit einem fließfähigen Kunstharz zu einer Einheit vergossen wird. Dabei wird jedoch kein flacher Motor mit axialem Luftschlitz erhalten und die Ausbildung magnetischer Nutkeile nicht behandelt.From DE-OS 22 29 343 a method for producing an electric motor is also known in which the Stator with a bearing shield in a housing form with a flowable synthetic resin encapsulated to form a unit will. However, this does not result in a flat motor with an axial air slot and the training magnetic slot wedges not treated.
Aus der DE-OS 20 41076 ist schließlich eine kalthärtende magnetische Nutverschlußmasse mit einem Gehalt an Epoxidharz und mindestens 75 Gew.-% Eisenpulver bekannt, die daneben noch Titandioxid, Quarzmehl und ein BF2-Amin-Addukt enthält und zur Reparatur beschädigter Nutzverschlüsse in pastenförmigem Zustand unter Druck durch die Nutmündung in den Raum oberhalb der Wicklung eingepreßt wird. Diese Masse und deren Einbringungsweise sind jedoch für eine Serienfertigung zu aufwendig.From DE-OS 20 41076 finally a cold-curing magnetic slot sealing compound with a Known content of epoxy resin and at least 75% by weight of iron powder, which also contains titanium dioxide, Contains quartz powder and a BF2-amine adduct and for the repair of damaged usable closures in a paste-like form Condition is pressed under pressure through the slot mouth in the space above the winding. However, this mass and its method of introduction are too expensive for series production.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine einfachere und kostengünstigere Fertigung ermöglichtThe object of the invention is now to provide a method for producing a stator of the type mentioned at the beginning to create that allows a simpler and cheaper production
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Merkmale auf.To solve this problem, the method of the type mentioned in accordance with the invention has the im characterizing part of claim 1 defined features.
Statorkern und Statorspulen werden in einer Form mit Kunstharz zu einem einstückigen Stator mit Nuten für die magnetischen Nutkeile vergossen. In diese Nuten wird das Gemisch zur Ausbildung der magnetischen Nutkeile eingebracht, so daß diese direkt in den Nuten erzeugt und mit wesentlich geringeren Fertigungskosten in den gewünschten Formen hergestellt werden können.The stator core and stator coils are made into a one-piece stator with grooves in a mold with synthetic resin encapsulated for the magnetic slot wedges. In these grooves the mixture is used to form the magnetic Groove wedges introduced, so that these are generated directly in the grooves and with significantly lower production costs can be manufactured in the desired shapes.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further refinements of the method are described in the subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigtIn the following preferred embodiments of the invention with reference to the drawings are further described. It shows
F i g. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Stators; F i g. 1 shows a section of a stator according to the invention;
Fig.2 einen Schnitt des Statorschlitzes längs der Linie H-II in Fig. 1;2 shows a section of the stator slot along the Line H-II in Fig. 1;
Fi g. 3 einen Schnitt durch einen in einer Statorform angeordneten Statorkern mit Statorspulen;Fi g. 3 shows a section through one in a stator shape arranged stator core with stator coils;
F i g. 4 eine Statorform;F i g. 4 a stator shape;
F i g. 5 einen Schnitt einer Nutkeilform;F i g. 5 shows a section of a groove wedge shape;
Fig.6 bis 8 vergrößerte Teilschnitte von Statorforinen mit verschiedenen Nutstegen;6 to 8 enlarged partial sections of stator forines with different grooves;
Fig.9 und 10 Schnitte von Statorschlitzen mit den durch die in Fig.6—8 dargestellten Nutstege geformten Nuten;Fig. 9 and 10 sections of stator slots with the formed by the groove webs shown in Fig.6-8 Grooves;
F i g. 11 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Nutkeilform undF i g. 11 a plan view of a modified groove wedge shape and
Fig. 12 einen Schnitt des durch die in Fig. 11 dargestellte Nutkeilform erzeugten Nutkeils mit Längsspalt. FIG. 12 shows a section of the groove wedge with a longitudinal gap produced by the groove wedge shape shown in FIG. 11.
Wie F i g. 1 zeigt, sind Statorspulen 2 aus magnetischen Drähten an verschiedenen Umfangsstellen durch einen die Motorwelle umgebenden Statorkern geführt. Die Statorspulen 2 und der Statorkern 1 sind mit einem Kunstharz zu einem Stator 3 vergossen. In den Statorschlitzen sind magnetische Nutkeile 4 ausgeformt. F i g. 2 zeigt, daß die in den Statorschlitzen des Statorkerns 1 angeordneten Statorspulen 2 durch das Kunstharz 5 vom Statorkern 1 isoliert und die magnetischen Nutkeile 4 so auf den Statorspulen 2 angeordnet sind, daß die Außenflächen der Nutkeile 4 mit der Außenfläche des Statorkernes 1 fluchten.Like F i g. 1 shows, stator coils 2 made of magnetic wires are through at various circumferential locations guided a stator core surrounding the motor shaft. The stator coils 2 and the stator core 1 are with a Synthetic resin cast to form a stator 3. Magnetic slot wedges 4 are formed in the stator slots. F i g. 2 shows that the stator coils 2 arranged in the stator slots of the stator core 1 are driven by the Synthetic resin 5 insulated from the stator core 1 and the magnetic slot wedges 4 on the stator coils 2 are arranged so that the outer surfaces of the slot wedges 4 are flush with the outer surface of the stator core 1.
Fi g. 3 zeigt eine Statorform 6 zur Herstellung eines Stators 3. Der Statorkern 1 ist mit den Statorspulen 2 in der Statorform 6 derart angeordnet, daß in die Statorschlitze radial auf der Statorform 6 angeordnete Nutstege 7 eintreten. Nach Anbringen eines Formdekkels 8 wird in die Statorform 6 fließfähiges Kunstharz mittels einer Spritzgußmaschine eingebracht und die Form zu dessen Aushärtung erhitzt. F i g. 4 zeigt eine Aufsicht auf die Statorform 6 mit radial verlaufenden Nutstegen 7 zur Erzeugung der die magnetischen Nutkeile aufnehmenden Nuten. Die Nutstege 7 sind soFi g. 3 shows a stator mold 6 for producing a stator 3. The stator core 1 is arranged with the stator coils 2 in the stator mold 6 in such a way that slot webs 7 arranged radially on the stator mold 6 enter the stator slots. After attaching a mold cover 8, flowable synthetic resin is introduced into the stator mold 6 by means of an injection molding machine and the mold is heated to harden it. F i g. 4 shows a plan view of the stator form 6 with radially extending slot webs 7 for producing the slots receiving the magnetic slot wedges. The groove webs 7 are like this
dimensioniert, daß sie in die Statorschlitze eintreten können.dimensioned so that they enter the stator slots can.
Fig.5 zeigt eine Nutkeüform zur Ausbildung der
magnetischen Nutkeile 4. Die Formen 9 und 10 werden auf die die Nuten aufweisende Fläche des vorgefertigten
Stators 3 aufgesetzt Diese Anordnung wird dann einer SDritzgußmaschine zugeführt, die das Gemisch zur
: Ausbildung der magnetischen Nutkeüe 4 direkt in W fließfähigem Zustand in die Nuten einbringt, worauf die
■ ■. Aushärtung des Gemisches erfolgt
: , Die Nutkeüe 4 sollen die durch die Konfiguration des
% Statorkernes verursachte Beeinträchtigung der Dreh- ])_ kraftcharakteristik verhindern. Bei herkömmlichen
!jj flachen Motoren ergeben die magnetischen Nutkeile
§ jedoch nicht immer den gewünschten Effekt Wenn % beispielsweise der Nutkeil 4 eine über die ganze Breite
>.?' des Statorschlitzes gleiche Dicke aufweist, kann ein
S Leckfluß zwischen den Statorzähnen entstehen, der die % Verlustreaktanz erhöht und dadurch die Laufeigen-E;
schäften stört Zur Beseitigung dieses Probiere wurden
:'. verschiedene Nutkeilformen vorgeschlagen. Der meis:
stens verwendete Nutkeil ist in seinem der Breite nach mittleren Bereich dünner oder weist dort eine.
Ausnehmung auf. Solche Nutkeilformen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr einfach erzeugt
werden.5 shows a slot shape for forming the magnetic slot wedges 4. The molds 9 and 10 are placed on the surface of the prefabricated stator 3 that has the slots W introduces a flowable state into the grooves, whereupon the ■ ■. The mixture cures
:, The slot grooves 4 are intended to prevent the deterioration of the torque]) _ force characteristic caused by the configuration of the% stator core. In conventional! Jj flat motors, the magnetic slot wedges result § does not always have the desired effect if% for example, the slot wedge 4 one over the entire width>.? ' of the stator slot has the same thickness, a leakage flow can arise between the stator teeth, which increases the % loss reactance and thereby the running-E; shafts disturbs To eliminate this probing were: '. various groove wedge shapes proposed. Most of the slot wedge used is thinner in its middle area in terms of width or has one there. Recess on. Such groove wedge shapes can be produced very easily with the method according to the invention.
Um magnetische Nutkeüe mit gleichmäßiger Dicke zu erhalten, kann der Nutsteg 7 der Statorform 6 gemäß Fig.6 ausgebildet werden. Dieser Nutsteg 7 kann alternativ mit einer in den F i g. 7 und 8 gezeigten zentralen Längsausnehmung versehen werden. Der unter Verwendung der Statorform 6 nach den Fig./ oder 8 geformte Stator 3 besitzt einen Kunstharzstreifen 3' im Mittelabschnitt der Nut auf den im Statorschlitz des Statorkerns 1 angeordneten Spulen 2, der den Mittelabschnitt des Nutkeiles 4 formt, wie Fig.9 und 10 zeigen. Dieser Kunstharzstreifen 3' verhindert einen Leckfluß zwischen den Statorzähnen und somit eine Störung der Drehkraftcharakteristik.In order to obtain magnetic slot grooves with a uniform thickness, the slot web 7 of the stator shape 6 according to FIG Fig. 6 are formed. This groove web 7 can alternatively be provided with one shown in FIGS. 7 and 8 shown central longitudinal recess are provided. Using the stator shape 6 according to the Fig./ or 8 molded stator 3 has a synthetic resin strip 3 'in the central portion of the groove on the im Stator slot of the stator core 1 arranged coils 2, which forms the central portion of the slot wedge 4, such as Figures 9 and 10 show. This synthetic resin strip 3 'prevents leakage flow between the stator teeth and hence a disturbance in the torque characteristic.
Die in F i g. 11 dargestellte Nutkeilform 10 ist mit einer den Statorschlitzen entsprechenden Anzahl von Spaltstegen versehen. Die Spaltstege 11 sind in gleichen Umfangsabständen angeordnet, jeweils weniger als 2 mm breit und nicht länger als die Nutkeüe. Die Nutkeilform 10 wird so auf den ausgeformten Stator 3 gesetzt, daß die Spaltstege im Bereich der Nutmittelachsen in die Nuten des ausgeformten Stators 3 eintreten. Das Gemisch wird dann in die Nuten eingebracht und erzeugt magnetische Nutkeüe 4 mit einem zentrischen Längsspalt IZThe in F i g. 11 groove wedge shape 10 shown is with a number of gap webs corresponding to the stator slots. The gap webs 11 are equal Circumferential distances arranged, each less than 2 mm wide and no longer than the groove. the Slot wedge shape 10 is placed on the molded stator 3 in such a way that the gap webs are in the area of the slot center axes enter the grooves of the molded stator 3. The mixture is then introduced into the grooves and generates magnetic slot groove 4 with a central longitudinal gap IZ
Das Mischungsverhältnis von Eisenpulver und Kunstharz im Gemisch der Magnetkeile soll innerhalb der genannten Grenzen in Abhängigkeit von den gewünschteil Eigenschaften des Motors und dem angewendeten Formverfahren zweckentsprechend gewählt werden. Bei einem Gehalt an Eisenpulver unter 60 Gew.-% wird der magnetische Effekt des Nutkeils nicht erreicht Bei einem Eisenpulvergehalt von mehr als 95% im Gemisch ist die Ausformung zu der gewünschten Form sehr schwierig und der ausgeformte Nutkeil hat nur geringe mechanische Festigkeit Für Gemische mit einem Eisenpulvergehalt von weniger als 90Gew.-% kann Spritzguß oder Spritzpressen verwendet werden. Bei Gehalten von mehr als 90% Eisenpulver müssen Spezialverfahren verwendet werden, bei denen das Kunstharz zusammen mit einem flüssigen wärmehärtenden Harz zu einer kittartigen Masse vermischt und diese vor dem endgültigen Verformen zu der gewünschten Form des Nutkeiles vorgeformt oder in einem Vorprozeß in der Ö-Stufe ausgehärtet und dann pulverisiert und vorgeformt wird.The mixing ratio of iron powder and synthetic resin in the mixture of the magnetic wedges should be within the mentioned limits depending on the desired properties of the engine and the applied Molding method can be chosen appropriately. If the iron powder content is less than 60% by weight the magnetic effect of the slot wedge is not achieved With an iron powder content of more than 95% in the mixture the molding to the desired shape is very difficult and the molded groove wedge has only slight mechanical strength For mixtures with an iron powder content of less than 90% by weight Injection molding or transfer molding can be used. With contents of more than 90% iron powder must Special processes are used in which the synthetic resin is combined with a liquid thermosetting Resin mixed into a putty-like mass and this before the final shaping to the desired Shape of the groove wedge preformed or cured in a preliminary process in the Ö stage and then pulverized and preformed.
Vom Gesichtspunkt der Produktivität aus ist ein thermoplastisches Kunstharz, beispielsweise ein PoIyamidharz oder ein Polybutylenterephthalat mit einem Eisenpulvergehalt von weniger als 90Gew.-% wünschenswert. In diesem Fall jedoch haftet das Nutkeil-Kunstharz nicht ausreichend am Kunstharz des ausgeformten Statorkörpers, so daß sich der Nutkeil beim Abziehen der Nutkeilform vom Stator aus der Nut lösen kann. Um dies zu verhindern, wird zweckmäßig ein Klebstoff niedriger Viskosität (beispielsweise ein Cyano-acrylat-Klebstoff oder ein üblicher temperaturhärtender Epoxyklebstoff, verdünnt mit 20% Methyl-From the viewpoint of productivity, it is a thermoplastic synthetic resin such as a polyamide resin or a polybutylene terephthalate having an iron powder content of less than 90% by weight is desirable. In this case, however, the keyway resin does not sufficiently adhere to the resin of the molded stator body, so that the slot wedge is removed from the slot when the slot wedge shape is pulled from the stator can solve. To prevent this, a low viscosity adhesive (e.g. a Cyano-acrylate adhesive or a common temperature-curing one Epoxy adhesive diluted with 20% methyl
Äthyl-Keton) in die Nuten eingetragen und anschließend das Gemisch für die Nutkeüe in die Nuten eingebracht, wodurch die magnetischen Nutkeüe eine hinreichende Haftung in der Nut aufweisen.Ethyl ketone) entered into the grooves and then the mixture for the Nutkeüe introduced into the grooves, whereby the magnetic Nutkeüe a have adequate adhesion in the groove.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
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