CH682273A5

CH682273A5 -

Info

Publication number: CH682273A5
Application number: CH187291A
Authority: CH
Inventors: Bodo Fuetterer
Original assignee: Interelectric Ag
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-08-13
Also published as: JPH04229054A; DE4021256A1; DE4021256C2

Description

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CH 682 273 A5 CH 682 273 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zylinderförmigen, eisenlosen Rotor aus gewickeltem Draht für einen Elektromotor, dessen Rotorwicklungen durch Backlack miteinander verbunden sind und dessen äusserer Zylindermantel mit einem Faden bewickelt ist, wobei der Faden durch eine aushärtende Masse mit den Rotorwicklungen verbunden ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors. The invention relates to a cylindrical, ironless rotor made of wound wire for an electric motor, the rotor windings of which are connected to one another by baking varnish and the outer cylinder jacket of which is wound with a thread, the thread being connected to the rotor windings by a hardening mass. Furthermore, the invention also relates to a method for producing such a rotor.

Rotoren der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bereits seit einiger Zeit bekannt. Zur Herstellung solcher Rotoren wird ein mit einem Isolierlack versehener Kupferdraht verwendet, auf den eine zweite Lackschicht aufgebracht ist, ein sogenannter Backlack. Die zunächst eben gewickelten Windungen des Rotors werden zu einer Zylinderhülse zusammengelegt und in einer Form kalibriert, wobei die einzelnen Drähte durch Wärmebehandlung miteinander verbacken werden, wodurch der Rotor seine mechanische Stabilität erhält. Die Wärmebehandlung wird so durchgeführt, dass zwar der Backlack aufschmilzt, nicht jedoch der darunter befindliche Isolierlack. Für normale Betriebsbedingungen, speziell normale thermische Betriebsbedingungen und auch normale Drehzahlen, reicht die durch das Verbacken der einzelnen Drähte erreichte Stabilität des Rotors aus. Bei speziellen Anwendungen werden die Elektromotoren jedoch bei thermischen Bedingungen betrieben, bei denen die Rotortemperatur nahe an die Schmelztemperatur des Backlacks heranreicht. Insbesondere bei höheren Drehzahlen zeigt der Rotor dann die Tendenz, sich nach aussen aufzubiegen. Um diesem Problem abzuhelfen und die Elektromotoren auch bei ungünstigeren thermischen Betriebsbedingungen einsetzen zu können, hat man den äusseren Zylindermantel des Rotors mit Glasseide umwickelt und die Glasseide mit einem Epoxydharz getränkt. Obgleich hierdurch die Eigenstabilität des Rotors wesentlich verbessert werden konnte, ist das Aufbringen des Epoxydharzes aufwendig und kostenintensiv. Rotors of the type mentioned at the outset have been known in practice for some time. To produce such rotors, a copper wire provided with an insulating varnish is used, on which a second varnish layer is applied, a so-called baking varnish. The initially wound windings of the rotor are put together to form a cylinder sleeve and calibrated in a form, the individual wires being baked together by heat treatment, as a result of which the rotor maintains its mechanical stability. The heat treatment is carried out in such a way that the baked enamel melts, but not the insulating varnish underneath. For normal operating conditions, especially normal thermal operating conditions and also normal speeds, the stability of the rotor achieved by baking the individual wires is sufficient. In special applications, however, the electric motors are operated under thermal conditions in which the rotor temperature is close to the melting temperature of the baking lacquer. The rotor then tends to bend outwards, especially at higher speeds. In order to remedy this problem and to be able to use the electric motors even under unfavorable thermal operating conditions, the outer cylinder jacket of the rotor was wrapped with glass silk and the glass silk was impregnated with an epoxy resin. Although the inherent stability of the rotor could be significantly improved as a result, the application of the epoxy resin is complex and cost-intensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung so zu verbessern, dass der Rotor einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. The invention is therefore based on the object of improving a rotor of the type mentioned at the outset and a method for its production in such a way that the rotor can be produced simply and inexpensively.

Hinsichtlich des Rotors wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die aushärtende Masse ein Backlack ist. With regard to the rotor, this object is achieved in that the hardening mass is a baked enamel.

In Hinblick auf das Verfahren zum Herstellen des Rotors wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass man den Rotor aus mit Backlack beschichteten Drähten wickelt, kalibriert, den äusseren Zylindermantel des Rotors mit einem mit Backlack überzogenen oder getränkten Faden, bewickelt und den so bewickelten Rotor in einem Ofen backt. With regard to the method for manufacturing the rotor, the object is achieved by winding the rotor out of wires coated with baked enamel, calibrating it, winding the outer cylinder jacket of the rotor with a thread covered or impregnated with baked enamel, and winding the rotor in this way bakes in an oven.

Falls der Rotor erst zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Faden bewickelt werden soll, kann der Rotor auch bereits nach dem Kalibrieren das erste Mal gebacken werden. If the rotor is only to be wound with the thread at a later point in time, the rotor can also be baked for the first time after calibration.

Auf diese Weise lässt sich sehr einfach ein Rotor herstellen, der auch im ungünstigen thermischen Bereich, d.h. bei Temperaturen knapp unter dem In this way, it is very easy to manufacture a rotor that can also be used in the unfavorable thermal range, i.e. at temperatures just below

Schmelzpunkt des Backlacks zufriedenstellend arbeitet, ohne dass sich der Rotor unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft nach aussen aufbiegt. Da der Rotor nach dem Bewickeln mit dem Faden lediglich einer Wärmbehandlung unterzogen wird, wird der aufgewickelte Faden nicht mehr verschoben. Ferner ist der Faden gleichmässig mit dem Backlack versehen, so dass durch das Aufwickeln des Fadens keine Unwuchten in dem Rotor entstehen können. Durch die gleichmässige Aufbringung des Backlacks erübrigt sich auch eine erneute Kalibrierung des Rotors. Da sowohl der Faden als auch die Rotorwicklungen mit Backlack überzogen sind, lassen sich Anfang und Ende des Fadens einfach durch Hitzeeinwirkung oder durch Anlösen des Backlacks an dem Rotor anheften, bevor dieser erneut in dem Ofen gebacken wird. Dadurch wird die Handhabung so einfach, dass das Bewickeln des Rotors mit dem Faden in automatisierter Form erfolgen kann. Erstaunlich an dem erfindungsgemässen Rotor und dem erfindungsgemässen Verfahren ist, dass eine deutliche Erhöhung der Eigenstabilität des Rotors bei erhöhter thermischer Belastung erreicht werden kann, obwohl der Faden durch Backlack mit den Rotorwicklungen verbunden ist, welcher bei erhöhten Temperaturen ebenso weich wird, wie auch der Backlack, der die Rotorwicklungen zusammenhält. The melting point of the baked enamel works satisfactorily without the rotor bending under the influence of the centrifugal force. Since the rotor is only subjected to a heat treatment after being wound with the thread, the wound thread is no longer displaced. Furthermore, the thread is evenly provided with the baking lacquer, so that no unbalance can occur in the rotor by winding the thread. The even application of the baking varnish also eliminates the need to recalibrate the rotor. Since both the thread and the rotor windings are coated with baked enamel, the beginning and end of the thread can be attached to the rotor simply by applying heat or by dissolving the baked enamel before it is baked again in the oven. This makes handling so easy that the winding of the rotor with the thread can take place in an automated form. What is surprising about the rotor and the method according to the invention is that a significant increase in the inherent stability of the rotor can be achieved with increased thermal stress, although the thread is connected to the rotor windings by baked enamel, which becomes as soft at elevated temperatures as the baked enamel that holds the rotor windings together.

Obgleich man als Faden praktisch alles verwenden kann, was eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist, - denkbar wäre fast alles, angefangen von einem Zwirn bis zu Kohlefasem -, wird bevorzugt, wenn man als Faden ein- oder mehrfaserige Glasseide verwendet. Glasseide ist verhältnismässig preiswert und lässt sich auch relativ einfach mit dem Backlack überziehen. Als Backlack verwendet man bevorzugt ein etwa bei 160°C schmelzendes modifiziertes Polyamid. Hierbei handelt es sich um handelsübliche Backlacke, mit denen auch der Draht überzogen ist, aus dem der Rotor gewickelt wird. Although practically anything that has sufficient tensile strength can be used as the thread - almost anything would be conceivable, starting with a thread up to carbon fibers - it is preferred if single or multi-fiber glass fiber is used as thread. Glass silk is relatively inexpensive and is also relatively easy to coat with the baking varnish. A modified polyamide melting at about 160 ° C. is preferably used as the baking lacquer. These are commercially available baking varnishes, which also cover the wire from which the rotor is wound.

Um das Bewickeln des Rotors mit dem Faden noch weiter zu vereinfachen, ist es günstig, wenn man den Anfang und das Ende des Fadens durch Anlösen oder Anschmelzen des Backlackes im Bereich des Anfangs und Endes des Fadens auf dem Rotor fixiert. In order to simplify the winding of the rotor with the thread even more, it is favorable if the beginning and the end of the thread are fixed on the rotor by loosening or melting the baking lacquer in the area of the beginning and end of the thread.

Das Fixieren des Anfangs und des Endes des Fadens auf dem Rotor kann auf einfache Weise mit einer erwärmten Lötspitze erfolgen. The beginning and end of the thread can be fixed on the rotor in a simple manner with a heated soldering tip.

Obgleich auch andere Arten der Bewicklung des Rotors mit dem Faden denkbar wären, wird bevorzugt, wenn man den Rotor einlagig schraubenförmig bewickelt, wobei die Windungen des Fadens dicht nebeneinanderliegen. Auf diese Weise liegen die Windungen des Fadens genau in Kraftrichtung. Although other types of winding of the rotor with the thread would also be conceivable, it is preferred if the rotor is wound in a single layer in a helical manner, the turns of the thread lying close together. In this way, the turns of the thread lie exactly in the direction of the force.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show it:

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht einen Rotor zu Beginn des Bewickeins mit einem mit Backlack versehenen Faden, und Fig. 1 is a schematic view of a rotor at the beginning of Bewickeins with a thread provided with baking varnish, and

Fig. 2 ebenfalls in einer schematischen Ansicht den Rotor aus Fig. 1 gegen Ende des Bewicklungsvorganges. Fig. 2 also in a schematic view of the rotor of Fig. 1 towards the end of the winding process.

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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird zunächst in herkömmlicher Weise ein eisenloser Rotor 1 hergestellt. Wie im einzelnen nicht näher dargestellt, werden hierzu Drahtwindungen zu einem Zylinder zusammengesetzt. Diese Drahtwindungen werden dann in einer Form unter Druck miteinander verbacken. Dieses Verbacken kommt dadurch zustande, dass der für die Drahtwindungen verwendete Draht nicht nur mit einem Isolierlack, sondern über dem Isolierlack auch noch mit einem Backlack beschichtet ist. Beim Verbacken schmilzt dieser Backlack auf und hält nach dem Abkühlen des Rotors die einzelnen Drahtwindungen zusammen. As can be seen from the drawing, an ironless rotor 1 is first produced in a conventional manner. As not shown in detail in detail, wire windings are assembled into a cylinder for this purpose. These wire turns are then baked together in a mold under pressure. This caking is caused by the fact that the wire used for the wire windings is not only coated with an insulating varnish, but also with a baking varnish over the insulating varnish. When baked, this baked enamel melts and, after the rotor has cooled, holds the individual wire turns together.

Im Anschluss daran wird der Rotor 1 mit einer in Backlack getränkten Glasseide 2 bewickelt. Das Tränken bzw. Beschichten der Glasseide erfolgt in gleicher Weise, wie auch das Beschichten der für die Herstellung des Rotors verwendeten Kupferdrähte. Wenn die Glasseide 2 mit dem Backlack beschichtet ist, kann sie, wie normaler Kupferdraht auch, auf Rollen 3 gewickelt werden. Zum Bewickeln des Rotors 1 wird nun die mit Backlack versehene Glasseide 2 von einer Rolle 3 abgewickelt, wobei der Anfang der Glasseide mittels einer erwärmten Lötspitze 4 an dem Rotor 1 angeheftet wird. Durch das Andrücken des Anfangs der Glasseide 2 mit der erwärmten Lötspitze 4 verschmilzt der Backlack an dieser Stelle, wodurch der Anfang der Glasseide an dem Rotor 1 fixiert wird. Nun wird der Rotor The rotor 1 is then wound with a glass silk 2 soaked in baking lacquer. The glass fiber is impregnated or coated in the same way as the copper wires used to manufacture the rotor. If the glass fiber 2 is coated with the baking varnish, it can, like normal copper wire, be wound on rolls 3. To wind the rotor 1, the glass silk 2 provided with baked enamel is now unwound from a roll 3, the beginning of the glass silk being attached to the rotor 1 by means of a heated soldering tip 4. By pressing the beginning of the glass fiber 2 with the heated soldering tip 4, the baked enamel melts at this point, whereby the beginning of the glass fiber is fixed to the rotor 1. Now the rotor

1 in Richtung des Pfeiles D um seine Längsachse gedreht, während die Rolle 3 parallel zur Längsachse in Richtung des Pfeiles L verschoben wird. Hierdurch wird die mit Backlack getränkte Glasseide Wicklung neben Wicklung auf die zylindrische Aus-senseite des Rotors 1 aufgewickelt. Wenn der Rotor im wesentlichen vollständig bewickelt ist, wird die Glasseide durchtrennt. Das Ende des aufgewickelten Glasseidenfadens wird wieder mit der Lötspitze 4 an dem Rotor 1 angeheftet. 1 rotated in the direction of arrow D around its longitudinal axis, while the roller 3 is displaced parallel to the longitudinal axis in the direction of arrow L. As a result, the glass silk winding impregnated with baked enamel is wound up next to the winding on the cylindrical outer side of the rotor 1. When the rotor is substantially completely wound, the glass fiber is cut. The end of the wound glass fiber thread is again attached to the rotor 1 with the soldering tip 4.

Im Anschluss daran wird der so mit der Glasseide After that, the glass fiber is used

2 bewickelte Rotor, wie aus der Zeichnung nicht mehr ersichtlich ist, erneut in einem Ofen einer Wärmebehandlung überzogen, wobei der Backlack des Seidenfadens anschmilzt und sich mit dem Backlack der Drahtwindungen des Rotors 1 verbindet. Bei dieser Wärmebehandlung legt sich die Glasseide eng an die Drahtwindungen an, so dass sie bei dem später fertigbewickelten Rotor praktisch nicht aufträgt. Die Aussenabmessungen des Rotors ändern sich durch die Bewicklung mit der Glasseide kaum. 2 wound rotor, as can no longer be seen from the drawing, is again subjected to a heat treatment in an oven, the baked enamel of the silk thread melting and combining with the baked enamel of the wire turns of the rotor 1. With this heat treatment, the glass fiber lies tightly against the wire windings, so that it practically does not stick to the rotor that is later wound. The outer dimensions of the rotor hardly change due to the glass fiber wrapping.

Anstelle des Anheftens des Anfangs und Endes der Glasseide 2 mittels einer erwärmten Lötspitze 4 kann man den Backlack auch mit Alkohol anlösen. Hierzu reicht es ebenfalls aus, dass nur Anfang und Ende der Glasseide 2 mit Alkohol benetzt werden. Der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Backlack ist ein Thermoplast aus einem modifizierten Polyamid, wie es auch für die handelsüblichen, mit Backlack beschichteten Kupferdrähte verwendet wird. Instead of attaching the beginning and end of the glass silk 2 by means of a heated soldering tip 4, the baking lacquer can also be dissolved with alcohol. For this it is also sufficient that only the beginning and end of the glass silk 2 are wetted with alcohol. The baked enamel used in this exemplary embodiment is a thermoplastic made of a modified polyamide, as is also used for the commercially available copper wires coated with baked enamel.

Anstelle von Glasseide kann auch jedes andere fadenartige Material verwendet werden, das eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist. Insbesondere einfaserige Glasseide wird jedoch auch deswegen bevorzugt, da diese in den gleichen Anlagen mit Instead of glass silk, any other thread-like material can be used that has sufficient tensile strength. In particular, single-fiber glass silk is preferred because it is in the same plants

Backlack versehen werden kann, in denen auch Kupferdrähte mit Backlack beschichtet werden. Baking varnish can be provided, in which copper wires are also coated with baking varnish.

Claims

1. Cylindrical, ironless rotor made of wound wire for an electric motor, the rotor windings of which are connected by baking varnish and the outer cylinder jacket of which is wound with a thread (2), the thread being connected to the rotor windings by a hardening mass, characterized in that the hardening mass is a baking lacquer.

2. A method of producing a rotor according to claim 1, characterized in that the rotor is wound from wires coated with baked enamel, calibrated, the outer cylinder jacket of the rotor is wound with a thread coated or soaked with baked enamel and the rotor thus wound is baked in an oven .

3. The method according to claim 2, characterized in that the rotor is baked both before winding with the thread and afterwards.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that one or multi-fiber glass fiber is used as thread.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that a thermoplastic lacquer made of a modified polyamide melting at about 160 ° C is used as the baking lacquer.

6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that when the rotor is wound with the thread, its beginning and end are fixed on the rotor by loosening or melting the baking lacquer in the region of the beginning and end of the end.

7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the beginning and end of the thread are attached to the rotor with a heated soldering tip.

8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the rotor is wound helically in one layer, the windings of the thread lying close together.

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