DE102010016599B4 - Device for bending a flat workpiece - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von Statorwicklungen (15) für Mikromotoren aus auf einem ebenen Polymerträger galvanisch oder lithographisch aufgebrachten Spulen mit einem rotierenden Wickeldorn (16, 22) und einem Andruckorgan zum Andrücken des mit den Spulen versehenen Polymerträgers an den Wickeldorn (16, 22), nämlich einem gleichsinnig mit dem Wickeldorn (16, 22) bewegten Gurt (10), der den mit den Spulen versehenen Polymerträger über einen vorbestimmten Umschlingungswinkel an den Wickeldorn (16, 22) andrückt, wobei der Gurt (10) und der Wickeldorn (16, 22) gesondert synchron zueinander angetrieben sind.Device for producing stator windings (15) for micromotors from coils applied galvanically or lithographically on a flat polymer carrier with a rotating winding mandrel (16, 22) and a pressure member for pressing the polymer carrier provided with the coils against the winding mandrel (16, 22), namely a belt (10) moved in the same direction as the winding mandrel (16, 22), which presses the polymer carrier provided with the coils over a predetermined wrap angle against the winding mandrel (16, 22), the belt (10) and the winding mandrel (16, 22 ) are driven separately in synchronism with each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Statorwicklungen für Mikromotoren aus auf einem Polymerträger galvanisch oder lithografisch aufgebrachten Spulen.The invention relates to a device for producing stator windings for micromotors from coils applied galvanically or lithographically on a polymer carrier.

Für bestimmte Anwendungen werden so genannte Mikromotoren benötigt. Das sind elektrische Maschinen mit einem Gehäusedurchmesser von lediglich 4 mm oder weniger. Als Läufer, auch als Rotor bezeichnet, werden in solchen Mikromotoren permanent erregte Läufer verwendet. Um einen Gehäusedurchmesser von 4 mm zu gewährleisten sind Statoren von nur 3 mm Durchmesser erforderlich. Bisher wurden solche Statoren in herkömmlicher Weise wie große Statoren mit einem Draht mit entsprechend kleinem Durchmesser gewickelt. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und teuer, auch weil sehr viel Ausschuss entsteht.For certain applications, so-called micromotors are needed. These are electrical machines with a housing diameter of only 4 mm or less. As a runner, also referred to as a rotor, permanently energized runners are used in such micromotors. To ensure a housing diameter of 4 mm stators of only 3 mm in diameter are required. Heretofore, such stators have been conventionally wound like large stators with a wire of correspondingly small diameter. This process is very complicated and expensive, also because a lot of waste arises.

Die Erfindung ist auf das Biegen von Mikrobauteilen, nämlich Statorwicklungen der oben beschriebenen Mikromotoren, gerichtet. Eine solche Statorwicklung kann durch galvanisches Abscheiden eines elektrisch leitfähigen Materials als Leiterbahn auf einem ebenen, elektrisch nicht leitenden Träger in Form von zwei oder mehr ebenen Spulen und anschließendes Umformen (Biegen) des Trägers zu einem zylindrischen Körper hergestellt werden. Dabei werden die Spulen beispielsweise auf einem Polymerträger aufgebracht. Diese Art der Aufbringung von Leiterbahnen ist aus der Mikrosystemtechnik an sich bekannt und hat sich bewährt. Als Träger eignet sich insbesondere ein Epoxidharzträger (Material Su-8). Für eine Statorwicklung eines Mikromotors werden dabei in der Regel drei nebeneinander hegende Kupferspulen mit einem Leiterquerschnitt von 20 μm auf einen rechteckigen Träger aufgetragen. Anschließend wird der Träger zu einem Zylinder mit dem gewünschten Durchmesser plastisch umgeformt. Ein gewisses elastisches Auffedern ist dabei durchaus erwünscht, da die Statorwicklung dann unter einer entsprechenden Vorspannung in das Statorgehäuse, welches die Form eines kleinen Röhrchens aufweist, eingebracht werden kann.The invention is directed to the bending of microcomponents, namely stator windings of the micromotors described above. Such a stator winding can be made by electrodepositing an electrically conductive material as a conductor on a planar, electrically non-conductive support in the form of two or more planar coils and then deforming (bending) the support into a cylindrical body. The coils are applied for example on a polymer carrier. This type of application of printed conductors is known per se from microsystem technology and has proven itself. As a carrier is particularly suitable an epoxy resin (Material Su-8). For a stator winding of a micromotor three juxtaposed copper coils are usually applied with a conductor cross-section of 20 microns on a rectangular support. Subsequently, the carrier is plastically deformed to a cylinder with the desired diameter. A certain elastic Auffedern is quite desirable because the stator winding can then under a corresponding bias in the stator housing, which has the form of a small tube, can be introduced.

Um aus dem ebenen, mit den Spulen versehenen Träger die zylindrische Statorwicklung zu formen, wurden zunächst die bekannten Umformverfahren erwogen, nämlich Umformen mit Matrix und Stempel, das Drei-Rollen-Biegen sowie das Ziehen durch eine konische Hülse. Beim Umformen mit Matrix und Stempel müssen Matrix und Stempel auf den gewünschten Statordurchmesser abgestimmt werden, was eine Anpassung auf verschiedene Durchmesser aufwendig macht. Beim Drei-Rollen-Biegen lässt sich die Vorrichtung zwar sehr einfach durch Verändern des Abstandes der Rollen zueinander an unterschiedliche Biegeradien und damit Statordurchmesser anpassen. Bei einem Statordurchmesser von 3 mm dürften die Rollen aber nur einen Durchmesser von ca. 1,5 mm aufweisen. Ferner lassen sich die Enden des Trägers nicht vollständig umformen. Beim Ziehen durch konische Hülsen ist die Reibung zwischen Hülse und dem Träger nachteilig, da sie zu einer Beschädigung der Spulen führen kann.In order to form the cylindrical stator winding from the planar carrier provided with the coils, the known forming methods were considered, namely matrix and stamp forming, three-roll bending and drawing through a conical sleeve. When forming with a matrix and stamp, the matrix and punch must be matched to the desired stator diameter, which makes adaptation to different diameters costly. In the case of three-roller bending, the device can indeed be adapted very simply by varying the distance of the rollers from one another to different bending radii and thus stator diameters. With a stator diameter of 3 mm, however, the rollers should only have a diameter of approx. 1.5 mm. Furthermore, the ends of the carrier can not be completely reshaped. When pulling through conical sleeves, the friction between the sleeve and the carrier is disadvantageous because it can lead to damage of the coils.

Aus der Dissertation des Herrn Dipl.-Ing. Malte Hinrichs „Elektromagnetische Wandler für miniaturisierte Systeme”, Berlin 2007, Seiten 121 bis 127 ist es bekannt, einen Innenstator eines Außenläufermotores mit Planarspulen, die auf einem ebenen Träger aus einer Polyamidfolie aufgebracht sind, herzustellen. Der beschichtete Träger wird sodann um ein Rückschlussrohr gewickelt und mit einem Schrumpfschlauch fixiert. Dieses Verfahren eignet sich ausschließlich für die Herstellung eines Innenstators eines Außenläufermotores.From the dissertation of Mr. Dipl.-Ing. Malte Hinrichs "Electromagnetic transducers for miniaturized systems", Berlin 2007, pages 121 to 127, it is known to produce an inner stator of an external rotor motor with planar coils, which are mounted on a planar support made of a polyamide film. The coated carrier is then wrapped around a return tube and fixed with a shrink tube. This method is only suitable for the production of an inner stator of an external rotor motor.

Aus der DE 103 07 814 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Gradientenspule bekannt, bei welchem auf einem ebenen Träger ein Draht spiralförmig als Planarspule fixiert wird. Dabei werden zwei oder mehr Planarspulen auf einem Träger angebracht und dieser dann hülsenförmig gerollt. Wie dieses erfolgt, lässt die Schrift offen.From the DE 103 07 814 A1 For example, a method for producing a gradient coil is known in which a wire is fixed in a spiral shape as a planar coil on a flat support. In this case, two or more planar coils are mounted on a support and this then rolled sleeve-shaped. How this happens, leaves the font open.

Aus der EP 0 594 382 B1 (entsprechend DE 693 04 481 T2 ) ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Transformatorenkerns bekannt, bei welchem amorphe Stahlbänder mittels eines Gurtes auf ein Kernfenster gewickelt werden.From the EP 0 594 382 B1 (corresponding DE 693 04 481 T2 ) discloses a device for manufacturing a transformer core, in which amorphous steel strips are wound on a core window by means of a belt.

Aus der DE 34 47 979 A1 ist ein auf einer Polymerträger aufgebrachten Spule bekannt. Diese wir zur Herstellung eines Stators in nicht näher beschriebenen Weise umgeformt.From the DE 34 47 979 A1 is known on a polymer carrier applied coil. This we converted to produce a stator in unspecified manner.

Die US 7 042 122 B1 zeigt eine Vorrichtung zum Umformen von Wicklungen, indem die Wicklungen mittels Gurten um einen Wickeldorn gewickelt werden. Dabei werden die Gurte angetrieben und schleppen den Wickeldorn mit.The US Pat. No. 7,042,122 B1 shows a device for forming windings by the windings are wound around a winding mandrel by means of straps. The belts are driven and drag the mandrel with.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen sich ebene Statorwicklungen einfach und zuverlässig umformen lassen.The invention is based on the problem of proposing a method and a device with which planar stator windings can be easily and reliably reshaped.

Zur Lösung dieses Problems nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Statorwicklung hergestellt, in dem die zunächst ebene Statorwicklung aus der auf den ebenen Polymerträger aufgebrachten Spule mittels eines rotierenden Wickeldorns gebogen und mittels eines gleichsinnig mit dem Wickeldorn bewegten Gurtes an den Wickeldorn über einen vorbestimmten Umschlingungswinkel angedrückt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Statorwicklungen für Mikromotoren aus auf einem ebenen Polymerträger galvanisch oder lithografisch aufgebrachten Spulen ist mit einem rotierenden Wickeldorn und einem Andruckorgan zum Andrücken des mit dem Spulen versehenen Polymerträgers an den Wickeldorn versehen, nämlich ein gleichsinnig mit dem Wickeldorn bewegten Gurt, der den mit Spulen versehenen Polymerträger über einen vorbestimmten Umschlingungswinkel an den Wickeldorn andrückt, wobei der Gurt und der Wickeldorn gesondert synchron zueinander angetrieben sind.To solve this problem by the method according to the invention, the stator winding is produced, in which the initially planar stator winding is bent from the applied to the flat polymer carrier coil by means of a rotating winding mandrel and pressed by means of a co-rotating with the winding mandrel belt to the winding mandrel over a predetermined angle of wrap , The inventive device for the production of stator windings for Micromotors made of a flat polymer carrier galvanically or lithographically applied coils is provided with a rotating mandrel and a pressure member for pressing the provided with the coil polymer carrier to the winding mandrel, namely a coiled in the same direction with the winding mandrel belt, the polymer carrier provided with coils over a predetermined Enveloping angle presses against the winding mandrel, wherein the belt and the winding mandrel are driven separately synchronously with each other.

Durch die Erfindung lässt sich die ebene Statorwicklung einfach auf den Gurt auflegen. Die Vorrichtung wird dann gestartet und dadurch die Statorwicklung zwischen dem Wickeldorn und dem Gurt eingezogen. Die Statorwicklung wird dabei um den Wickeldorn gewickelt und dabei plastisch verformt. Dabei wird die Statorwicklung so lange um den Wickeldorn umlaufen gelassen, bis es sich entsprechend dem Durchmesser des Wickeldorns verformt hat. Je nach Werkstoff und Umformbedingungen, insbesondere der Umformtemperatur, kann hierfür schon ein Umlauf ausreichen. Durch den gesonderten synchronen Antrieb von Wickeldorn und Gurt wird Reibung zwischen ihnen und auch mit der Statorwicklung vermieden. Der Gurt ist vorzugsweise ein Endlosgurt, der als geschossene Schlaufe umläuft. Es kann aber auch ein endlicher Gurt vorbestimmter Länge eingesetzt werden, der von einer in Laufrichtung des Gurtes vor dem Wickeldorn angeordneten Trommel abgewickelt und einer hinter den Wickeldorn angeordneten Trommel wieder aufgewickelt wird. Bei dieser Variante müssten die Trommeln aber immer wieder ausgetauscht werden, so dass diese Varianten eher nicht zur Anwendung kommen wird.The invention makes it easy to hang the planar stator winding on the belt. The device is then started, thereby retracting the stator winding between the winding mandrel and the belt. The stator winding is wound around the mandrel and thereby plastically deformed. In this case, the stator winding is allowed to rotate around the winding mandrel until it has deformed according to the diameter of the winding mandrel. Depending on the material and forming conditions, in particular the forming temperature, this may already be sufficient for one circulation. The separate synchronous drive of mandrel and belt friction between them and with the stator winding is avoided. The belt is preferably an endless belt that revolves as a closed loop. But it can also be a finite belt predetermined length are used, which is unwound from a arranged in the direction of the belt in front of the winding mandrel drum and arranged behind the winding mandrel drum is wound up again. In this variant, but the drums would have to be replaced again and again, so that these variants will not be used more likely.

Der Gurt wird vorzugsweise über einen Umschlingungswinkel von 90° bis 310°, insbesondere 180° bis 310°, vorzugsweise 260° um den Wickeldorn geführt. Je nach Werkstoff und Umformbedingungen reicht dieser Umschlingungswinkel, um die Statorwicklung zuverlässig um den Wickeldorn zu wickeln und dabei umzuformen. Um auch Umschlingungswinkel von über 180° erreichen zu können, muss der Gurt in Laufrichtung gesehen hinter dem Wickeldorn vom davor verlaufenden Gurtbereich weg umgelenkt werden. Zu diesem Zweck ist nach einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung in Laufrichtung des Gurtes gesehen hinter dem Wickeldorn eine Umlenkwalze für den Gurt angeordnet.The belt is preferably guided over a wrapping angle of 90 ° to 310 °, in particular 180 ° to 310 °, preferably 260 ° to the winding mandrel. Depending on the material and forming conditions, this wrap angle is sufficient to wind the stator winding reliably around the winding mandrel and to reshape it. In order to be able to achieve wrap angles of more than 180 °, the belt must be deflected in the running direction behind the mandrel from the belt area running in front of it. For this purpose, a guide roller for the belt is arranged according to a structural embodiment of the invention in the direction of the belt behind the winding mandrel.

Wie bereits oben angedeutet, sollte die Statorwicklung bei still stehendem Gurt auf denselben aufgelegt und der Gurt, und mit ihm der Wickeldorn, sodann angetrieben werden. Die Statorwicklung lässt sich so gefahrlos auf dem Gurt positionieren. Erst dann startet der Bediener die Vorrichtung und die Statorwicklung wird umgeformt.As already indicated above, the stator winding should be placed on the same standing with the belt and the belt, and with it the winding mandrel, then driven. The stator winding can thus be safely positioned on the belt. Only then does the operator start the device and the stator winding is reshaped.

Um die fertig umgeformte Statorwicklung auf einfache Weise vom Wickeldorn abnehmen zu können, lässt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung der Gurt außer Eingriff mit dem Wickeldorn bringen. Der Wickeldorn ist so frei zugänglich und die Statorwicklung kann ohne Behinderung durch den Gurt entnommen werden. Zu diesem Zweck ist der Wickeldorn vorzugsweise von dem Gurt weg bewegbar, insbesondere schwenkbar. Auch die Umlenkwalze sollte von dem Gurt weg bewegbar, insbesondere schwenkbar, sein. Dieses ist bei einem Umschlingungswinkel des Gurtes um den Wickeldorn von mehr als 180° erforderlich, um den Wickeldorn überhaupt von dem Gurt weg bewegen zu können.In order to be able to remove the finished deformed stator winding in a simple manner from the winding mandrel, the belt can be brought out of engagement with the winding mandrel according to a development of the invention. The winding mandrel is freely accessible and the stator winding can be removed without obstruction by the belt. For this purpose, the winding mandrel is preferably movable away from the belt, in particular pivotally. The deflection roller should also be movable away from the belt, in particular pivotably. This is at a wrap angle of the belt around the winding mandrel of more than 180 ° required to move the winding mandrel ever away from the belt can.

Nach einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist in Laufrichtung des Gurtes gesehen vor dem Wickeldorn ein Ablagebereich angeordnet, in dem die Statorwicklung auf den Gurt abgelegt und sodann zwischen den Wickeldorn und den Gurt eingezogen wird. Der gesonderte Ablagebereich erleichtert ebenfalls das Platzieren der Statorwicklung auf dem Gurt. In diesem Bereich sollte der Gurt von einem Ablagetisch unterstützt sein, damit er nicht durchhängt.According to a structural embodiment of the invention, a storage area is arranged in the running direction of the belt in front of the winding mandrel, in which the stator winding is deposited on the belt and then fed between the winding mandrel and the belt. The separate storage area also facilitates placement of the stator winding on the belt. In this area, the belt should be supported by a tray table so that it does not sag.

Der Wickeldorn kann auch zwei oder mehr Stufen unterschiedlichen Durchmessers aufweisen. Der Gurt wird dann mit der Statorwicklung zunächst über die Stufe mit dem größten Durchmesser und anschließend nacheinander über die Stufen mit kleinerem Durchmesser geführt. Die Statorwicklung wird also zunächst mit einem großen Radius und dann mit immer kleiner werdendem Radius gebogen. Hierdurch ergibt sich ein schonendes Umformen der Statorwicklung. Der Übergang zwischen den Stufen kann dabei als radial verlaufende Schulter ausgebildet sein. Alternativ kann der Übergang aber auch als kegelstumpfförmige, rampenartige Abschnitte ausgebildet werden.The mandrel may also have two or more stages of different diameters. The belt is then guided with the stator winding first over the step with the largest diameter and then successively over the steps with a smaller diameter. The stator winding is thus first bent with a large radius and then with ever smaller radius. This results in a gentle deformation of the stator winding. The transition between the steps can be designed as a radially extending shoulder. Alternatively, the transition can also be formed as a frustoconical, ramp-like sections.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. Show:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit den Erfindungsmerkmalen in Vorderansicht in Arbeitsstellung, 1 a first embodiment of a device with the features of the invention in front view in working position,

2 ein Detail der Vorrichtung gemäß 1 in Vorderansicht in Arbeitsstellung, 2 a detail of the device according to 1 in front view in working position,

3 die Vorrichtung gemäß 1 in Vorderansicht in einer Entnahmestellung, 3 the device according to 1 in front view in a removal position,

4 ein Detail einer weiteren Vorrichtung mit den Erfindungsmerkmalen in perspektivischer Ansicht in Arbeitsstellung. 4 a detail of another device with the features of the invention in perspective view in working position.

Die in 1 gezeigte Vorrichtung weist einen umlaufenden Endlosgurt 10 auf, der als geschlossene Schlaufe um Umlenkrollen geführt ist. Von diesen Umlenkrollen ist in 1 zunächst eine Antriebsrolle 11 gezeigt, die in Richtung des Pfeils 12, also im Gegenuhrzeigersinn drehend antreibbar ist. Dementsprechend läuft auch der Endlosgurt 10 im Gegenuhrzeigersinn um. In Umlaufrichtung 27 des Endlosgurtes 10 gesehen ist hinter der Antriebsrolle 11 ein horizontaler Abschnitt 13 des Endlosgurtes 10 angeordnet. Dieser Abschnitt 13 wird von einem Ablagetisch 14 unterstützt, so dass der Endlosgurt 10 hier nicht durchhängen kann. Der horizontale Abschnitt 13 bildet damit einen Ablagebereich, auf dem eine ebene Statorwicklung 15, konkret ein lithographisch bearbeiteter Rohling für eine Statorwicklung einer kleinen elektrischen Maschine, aufgelegt wird. Die Breite (senkrecht zur Umlaufrichtung 27 gesehen) des Endlosgurtes 10 ist so bemessen, dass der Endlosgurt 10 mindestens so breit wie die Statorwicklung 15 ist.In the 1 The device shown has a circumferential endless belt 10 on that as closed loop is guided around pulleys. Of these pulleys is in 1 first a drive roller 11 shown in the direction of the arrow 12 , that is, in the counterclockwise direction can be driven in rotation. Accordingly, the endless belt runs 10 in the counterclockwise direction. In the direction of rotation 27 of the endless belt 10 seen behind the drive roller 11 a horizontal section 13 of the endless belt 10 arranged. this section 13 is from a storage table 14 supported, so the endless belt 10 can not sag here. The horizontal section 13 thus forms a storage area on which a planar stator winding 15 , Specifically, a lithographically processed blank for a stator winding of a small electric machine is placed. The width (perpendicular to the direction of rotation 27 seen) of the endless belt 10 is sized so that the endless belt 10 at least as wide as the stator winding 15 is.

Wieder in Umlaufrichtung 27 des Endlosgurtes 10 gesehen ist hinter dem horizontalen Abschnitt ein Wickeldorn 16 angeordnet, um den der Endlosgurt 10 herumgeführt ist. Der Endlosgurt 10 wird mit einem Umschlingungswinkel von 90°, vorzugsweise 180°, bis 310° um den Wickeldorn 16 herumgeführt. Damit auch Umschlingungswinkel von über 180° erzielt werden können, ist der Endlosgurt 10 um eine in Umlaufrichtung 27 des Endlosgurtes 10 gesehen hinter dem Wickeldorn 15 angeordneten Walze 17 geführt. In dem in 1 und 2 konkret gezeigten Beispiel ist der Endlosgurt 10 mit einem Umschlingungswinkel von etwa 260° um den Wickeldorn 16 geführt. Die Walze 17 sorgt dafür, dass der Endlosgurt 10 hinter dem Wickeldorn 16 wieder von dem horizontalen Abschnitt 13 weg bewegt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Endlosgurt 10 etwa senkrecht nach oben abgelenkt.Again in the direction of rotation 27 of the endless belt 10 seen behind the horizontal section is a mandrel 16 arranged around the the endless belt 10 is led around. The endless belt 10 is at a wrapping angle of 90 °, preferably 180 °, to 310 ° around the winding mandrel 16 led around. So that wrap angles of over 180 ° can be achieved, is the endless belt 10 around one in the direction of rotation 27 of the endless belt 10 seen behind the winding mandrel 15 arranged roller 17 guided. In the in 1 and 2 Concretely shown example is the endless belt 10 with a wrapping angle of about 260 ° around the winding mandrel 16 guided. The roller 17 ensures that the endless belt 10 behind the mandrel 16 again from the horizontal section 13 is moved away. In the illustrated embodiment, the endless belt 10 deflected approximately vertically upwards.

Über eine weitere in 1 noch gezeigte Umlenkrolle 18 und weitere Umlenkrolle wird der Endlosgurt 10 dann wieder zur Antriebsrolle 11 geführt. Ferner ist wenigstens eine der Rollen als Tänzerrolle ausgebildet, die den Endlosgurt 10 stets straff spannt.About another in 1 still shown pulley 18 and further pulley is the endless belt 10 then back to the drive roller 11 guided. Furthermore, at least one of the rollers is designed as a dancer roller, which is the endless belt 10 always taut.

Anstelle der Antriebsrolle 11 kann auch jede andere der Umlenkrollen, beispielsweise die Umlenkrolle 18 antreibbar sein. Es reicht völlig, wenn eine der Rollen angetrieben wird. Selbstverständlich können auch mehrere der Rollen angetrieben sein. Zusätzlich wird der Wickeldorn 16 gesondert synchron zur Umlaufgeschwindigkeit des Endlosgurtes 10 angetrieben, so dass zwischen dem Endlosgurt 10 und dem Wickeldorn 16 kein Schlupf entsteht. Hierdurch wird Reibung zwischen dem Endlosgurt 10 und dem Wickeldorn und damit auch mit der Statorwicklung 15 vermieden, was insbesondere bei empfindlichen Statorwicklungen sonst zu einer Beschädigung führen könnte. Der schlupffrei, synchrone Antrieb bietet sich daher insbesondere für Statoren von Mikromotoren an, da sonst die empfindlichen Spulen aufgrund der Reibung beschädigt werden könnten.Instead of the drive roller 11 can also any other of the pulleys, such as the pulley 18 be drivable. It is sufficient if one of the rollers is driven. Of course, several of the rollers can be driven. In addition, the winding mandrel 16 separately synchronous to the rotational speed of the endless belt 10 driven so that between the endless belt 10 and the mandrel 16 no slippage occurs. This will cause friction between the endless belt 10 and the winding mandrel and thus also with the stator winding 15 avoided, which could otherwise lead to damage, especially in sensitive stator windings. The slip-free, synchronous drive is therefore particularly suitable for stators of micromotors, otherwise the sensitive coils could be damaged due to friction.

Es kann erforderlich sein, den Umformvorgang unter Wärme durchzuführen, um Spannungen während der Umformung zwischen dem Träger und den Leiterbahnen zu reduzieren. Hierfür ist eine Umformtemperatur zwischen 200°C und 300°C anzustreben. Dieses wird durch eine geeignete Heizung erreicht, beispielsweise durch ein Heißluftgebläse oder indem der Wickeldorn 16 beheizt wird. Auch ist es möglich, die Statorwicklung 15 schon im Bereich des Auflagetisches 14 auf die Umformtemperatur aufzuheizen, damit es gleich zu Beginn des Umformvorganges auf Umformtemperatur ist. Hierzu kann eine Heizung in den Auflagetisch 14 integriert sein oder hier ein Heizgebläse, ein Heizstrahler oder eine andere geeignete Heizung vorgesehen sein.It may be necessary to perform the forming process under heat to reduce stresses during forming between the carrier and the tracks. For this purpose, a forming temperature between 200 ° C and 300 ° C should be strived for. This is achieved by a suitable heater, for example by a hot air blower or by the winding mandrel 16 is heated. It is also possible to use the stator winding 15 already in the area of the support table 14 to heat up to the forming temperature so that it is equal to the forming temperature at the beginning of the forming process. For this purpose, a heater in the support table 14 be integrated or provided here a fan heater, a radiant heater or other suitable heating.

Sobald der Bediener eine Statorwicklung 15 auf den Endlosgurt 10 im Bereich des Ablagebereichs (horizontaler Abschnitt 13) aufgelegt hat, startet er die Antriebsrolle 11 und der Endlosgurt 10 läuft um. Die Statorwicklung 15 wird dadurch unter den Wickeldorn 16 eingezogen und durch den Endlosgurt 10 um den Wickeldorn 16 gewickelt. Die Statorwicklung 15 wird dabei plastisch verformt, so dass es auf dem Wickeldorn 16 verbleibt. Obgleich dieses in der Regel nicht erforderlich sein wird, kann der Wickeldorn 16 mit die Adhäsion der Statorwicklung 15 auf dem Wickeldorn 16 unterstützenden Mitteln versehen sein. Zu diesem Zweck kann der Wickeldorn 16 beispielsweise als Unterdruckwalze ausgebildet sein, welche die Statorwicklung 15 auf ihrer Mantelfläche ansaugt.Once the operator has a stator winding 15 on the endless belt 10 in the area of the storage area (horizontal section 13 ), he starts the drive roller 11 and the endless belt 10 runs around. The stator winding 15 is thereby under the winding mandrel 16 retracted and through the endless belt 10 around the mandrel 16 wound. The stator winding 15 is plastically deformed, so that it on the winding mandrel 16 remains. Although this will not be required as a rule, the winding mandrel 16 with the adhesion of the stator winding 15 on the mandrel 16 be provided with supportive means. For this purpose, the winding mandrel 16 For example, be designed as a vacuum roller, which is the stator winding 15 sucking on its lateral surface.

Der Endlosgurt 10 wird solange weiterangetrieben, bis die Statorwicklung 15 ausreichend plastisch verformt ist, so dass es die Form des Wickeldorns 16 angenommen hat. Ein gewisses elastisches Auffedern der umgeformten Statorwicklung 15 ist dabei durchaus erwünscht. Im Falle eines Stators für einen Mikromotor kann dieser Stator dann kraftschlüssig in einem Statorgehäuse gehalten werden, indem er vor dem Einsetzen in das Statorgehäuse elastisch zusammen gebogen und in diesem Zustand in das Statorgehäuse eingesetzt wird. Durch elastisches Auffedern wird der Stator dann im Statorgehäuse kraftschlüssig gehalten.The endless belt 10 is driven on until the stator winding 15 sufficiently deformed plastically, so that it is the shape of the winding mandrel 16 has accepted. A certain elastic springing of the deformed stator winding 15 is quite desirable. In the case of a stator for a micromotor, this stator can then be frictionally held in a stator housing by being elastically bent together before being inserted into the stator housing and inserted into the stator housing in this state. By elastic Auffedern the stator is then held non-positively in the stator housing.

Um die fertig umgeformte Statorwicklung 15 von dem Wickeldorn 16 abziehen zu können, ist die Walze 17 beweglich, im vorliegenden Falle verschwenkbar, gelagert. Wie durch den Pfeil 19 in 3 dargestellt, wird die Walze 17 in einer bogenförmigen Bewegung nach oben von dem Wickeldorn 16 und dem Endlosgurt 10 weggeschwenkt, so dass sie außer Eingriff mit dem Endlosgurt 10 gelangt. Nun wird auch der Wickeldorn 16 vom Endlosgurt 10 weg, im vorliegenden Fall gemäß der Darstellung in 3 nach rechts, bewegt (Pfeil 20). Zu diesem Zweck ist der Wickeldorn 16 in einer Kulisse 21 beweglich, konkret bogenförmig beweglich, geführt. 3 zeigt die Vorrichtung mit in Entnahmestellung wegbewegter Walze 17 und Wickeldorn 16. Wie gut zu erkennen ist, verläuft der Endlosgurt 10 direkt von der Antriebswalze 11 zur Umlenkrolle 18, so dass der Wickeldorn 16 frei zugänglich ist. Das umgeformte Werkstück 15 kann nun von dem Wickeldorn 16 abgezogen werden.To the finished formed stator winding 15 from the mandrel 16 to pull off, is the roller 17 movable, pivotable in the present case, stored. As by the arrow 19 in 3 shown, becomes the roller 17 in an arcuate upward movement of the mandrel 16 and the endless belt 10 swung away, leaving them out of engagement with the endless belt 10 arrives. Now also the winding mandrel 16 from the endless belt 10 away, in the present case as shown in 3 to the right, moved (arrow 20 ). For this purpose, the winding mandrel 16 in a backdrop 21 movable, concretely curved, guided. 3 shows the device with moved away in removal position roller 17 and winding mandrel 16 , As you can see, the endless belt runs 10 directly from the drive roller 11 to the pulley 18 , so that the winding mandrel 16 is freely accessible. The formed workpiece 15 can now from the winding mandrel 16 subtracted from.

Eine alternative Ausführungsform ist in 4 gezeigt. Im Unterschied zum vorhergehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist ein abgestufter Wickeldorn 22 eingesetzt. Dieser Wickeldorn 22 weist mehrere in Stufen 23, 24, 25 kleiner werdende Durchmesser auf, die in Axialrichtung des Wickeldorns gesehen hintereinander konzentrisch angeordnet sind und im vorliegenden Fall in der Ansicht gemäß 4 von rechts nach links immer kleiner werden. Die Zahl der Stufen 23 ... 25 ist beliebig und hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Vorliegend sind drei Stufen 23, 24 und 25 vorgesehen.An alternative embodiment is in 4 shown. In contrast to the previously explained embodiment, a stepped winding mandrel 22 used. This winding mandrel 22 has several in stages 23 . 24 . 25 decreasing diameter, as seen in the axial direction of the winding mandrel are arranged concentrically one behind the other and in the present case in the view according to 4 from right to left getting smaller and smaller. The number of stages 23 ... 25 is arbitrary and depends on the respective application. There are three levels here 23 . 24 and 25 intended.

Der Endlosgurt 10 wird zunächst über die Stufe 23 mit dem größten Durchmesser geführt. Die Statorspule 15 wird hier mit einem dem Radius dieser Stufe 23 entsprechenden Radius vorgebogen. Nach einer hierfür ausreichenden Anzahl von Umläufen der Statorwicklung 15 auf dieser Stufe 23 wird der Endlosgut 10 in Richtung der Pfeile 26, also senkrecht zu seiner Umlaufrichtung 27 (was wiederum der Axialrichtung des Wickeldorns 22 entspricht) relativ zum Wickeldorn 22 verschoben. Dieses kann dadurch erfolgen, dass der Wickeldorn 22 in Gegenrichtung zu den Pfeilen 26 zurückgezogen oder der Endlosgurt 10 in Richtung der Pfeile 26 durch entsprechende Führung verschoben wird. Selbstverständlich ist auch eine Kombination von beiden Bewegungen möglich. Der Endlosgurt 10 wird dabei zunächst nur soweit relativ zum Wickeldorn 22 verschoben, dass er auf die nächste Stufe 24 gelangt und die Statorwicklung 15 um diese Stufe 24 umläuft. Hierdurch wird die Statorwicklung auf dieser Stufe auf einen dieser Stufe 24 entsprechenden kleineren Radius vorgebogen. Nach einer hierfür ausreichenden Anzahl von Umläufen um die kleinere Stufe 24 wird der Endlosgurt 10 dann wieder wie oben beschrieben weiter relativ zum Wickeldorn 22 auf die nächst kleinere Stufe 23, welche im vorliegenden Fall die kleinste Stufe ist, verschoben und die Statorspule 15 hier auf einen der Stufe 23 entsprechenden Radius (fertig-)gebogen. Die Entnahme der Statorwicklung erfolgt nach der Fertigstellung dann wieder wie oben anhand der 3 beschrieben.The endless belt 10 is first over the stage 23 with the largest diameter. The stator coil 15 is here with a radius of this stage 23 corresponding radius pre-bent. After a sufficient number of cycles of the stator winding 15 at this level 23 becomes the endless good 10 in the direction of the arrows 26 , ie perpendicular to its direction of rotation 27 (which, in turn, the axial direction of the winding mandrel 22 corresponds) relative to the winding mandrel 22 postponed. This can be done by the winding mandrel 22 in the opposite direction to the arrows 26 retracted or the endless belt 10 in the direction of the arrows 26 is moved by appropriate leadership. Of course, a combination of both movements is possible. The endless belt 10 is initially only so far relative to the winding mandrel 22 postponed that to the next level 24 passes and the stator winding 15 around this stage 24 circulates. As a result, the stator winding at this stage becomes one of this stage 24 corresponding smaller radius pre-bent. After a sufficient number of rounds around the smaller level 24 becomes the endless belt 10 then again as described above relative to the winding mandrel 22 to the next lower level 23 , which in the present case is the smallest stage, shifted and the stator coil 15 here on one of the stage 23 corresponding radius (finished) bent. The removal of the stator winding is carried out after completion then again as above with reference to 3 described.

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Wickeldorn 22 mit Stufen 23 ... 25 gezeigt, die voneinander durch radial verlaufende Schultern 28 abgegrenzt sind, also analog zu Treppenstufen. Selbstverständlich können anstelle der radialen Schultern 28 auch kegelstumpfartige Rampen zwischen den Stufen 23 ... 25 vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, nur eine größte Stufe und eine kleinste, dem Biegeradius der fertig bearbeiteten Statorwicklung 15 entsprechende Stufe vorzusehen.In 4 is an embodiment of a winding mandrel 22 with steps 23 ... 25 shown by the radial shoulders 28 are delimited, so analogous to stairs. Of course, instead of the radial shoulders 28 also frustoconical ramps between the steps 23 ... 25 be provided. Furthermore, it is possible, only one largest step and a smallest, the bending radius of the finished stator winding 15 provide appropriate level.

Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist deshalb das Umformen von Statorwicklungen für Mikromotoren, bei denen der Stator einen Durchmesser von 4 mm oder weniger aufweist. Dabei werden die Mikrospulen für den Stator zunächst z. B. lithographisch oder durch galvanisches Abscheiden auf einem ebenen Träger aufgebracht. Ferner kommt auch ein Ätzverfahren, bei dem die zwischen den Leiterbahnen liegenden Bereiche einer Metallschicht, z. B. Kupferschicht, weggeätzt werden. All diese Verfahren sind im Prinzip aus der Herstellung von Platinen bekannt. Als Träger wird ein Epoxidharzträger verwendet. Besonders geeignet ist das Material Su-8. Dieser Träger bildet das umzuformende Werkstück, welches dann in der oben beschriebenen Weise zu einer zylindrischen Statorwicklung bei einer Temperatur von 200°C bis 300°C umgeformt wird.The field of application of the present invention is therefore the forming of stator windings for micromotors in which the stator has a diameter of 4 mm or less. The micro-coils for the stator are first z. B. applied lithographically or by electrodeposition on a flat support. Furthermore, there is also an etching process in which the lying between the interconnects areas of a metal layer, for. B. copper layer, are etched away. All of these methods are known in principle from the production of boards. As the carrier, an epoxy resin carrier is used. Particularly suitable is the material Su-8. This carrier forms the workpiece to be formed, which is then converted in the manner described above to a cylindrical stator winding at a temperature of 200 ° C to 300 ° C.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Endlosgurtendless belt
1111
Antriebsrollecapstan
1212
Pfeilarrow
1313
Abschnittsection
1414
Ablagetischtray table
1515
Statorwicklungstator
1616
Wickeldornmandrel
1717
Walzeroller
1818
Umlenkrolleidler pulley
1919
Pfeilarrow
2020
Pfeilarrow
2121
Kulissescenery
2222
Wickeldornmandrel
2323
Stufestep
2424
Stufestep
2525
Stufestep
2626
Pfeilarrow
2727
Umlaufrichtungdirection of rotation
2828
Schultershoulder

Claims (6)

Vorrichtung zur Herstellung von Statorwicklungen (15) für Mikromotoren aus auf einem ebenen Polymerträger galvanisch oder lithographisch aufgebrachten Spulen mit einem rotierenden Wickeldorn (16, 22) und einem Andruckorgan zum Andrücken des mit den Spulen versehenen Polymerträgers an den Wickeldorn (16, 22), nämlich einem gleichsinnig mit dem Wickeldorn (16, 22) bewegten Gurt (10), der den mit den Spulen versehenen Polymerträger über einen vorbestimmten Umschlingungswinkel an den Wickeldorn (16, 22) andrückt, wobei der Gurt (10) und der Wickeldorn (16, 22) gesondert synchron zueinander angetrieben sind.Device for producing stator windings ( 15 ) for micromotors made of a flat polymer carrier galvanically or lithographically applied coils with a rotating winding mandrel ( 16 . 22 ) and a pressure member for pressing the polymer carrier provided with the coils to the winding mandrel (US Pat. 16 . 22 ), namely one in the same direction with the mandrel ( 16 . 22 ) moving belt ( 10 ), the polymer carrier provided with the coils over a predetermined wrap angle to the mandrel ( 16 . 22 ), whereby the belt ( 10 ) and the mandrel ( 16 . 22 ) are driven separately in synchronism with each other. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung (27) des Gurtes (10) gesehen vor dem Wickeldorn (16, 22) ein Ablagebereich angeordnet ist, in dem die Statorwicklung (15) auf den Gurt (10) abgelegt und sodann zwischen den Wickeldorn (16, 22) und den Gurt (10) eingezogen wird.Apparatus according to claim 1, characterized in that in the running direction ( 27 ) of the belt ( 10 ) seen in front of the mandrel ( 16 . 22 ) a storage area is arranged, in which the stator winding ( 15 ) on the belt ( 10 ) and then between the winding mandrel ( 16 . 22 ) and the belt ( 10 ) is fed. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt (10) im Ablagebereich von einem Ablagetisch (14) unterstützt ist.Device according to claim 2, characterized in that the belt ( 10 ) in the storage area of a storage table ( 14 ) is supported. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldorn (16, 22) von dem Gurt (10) weg bewegbar, insbesondere schwenkbar, ist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the winding mandrel ( 16 . 22 ) of the belt ( 10 ) is movable away, in particular pivotally, is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldorn (22) zwei oder mehr Stufen (23, 24, 25) unterschiedlichen Durchmessers aufweist, wobei der Gurt (10) mit der Statorwicklung (15) zunächst über die Stufe (23) mit dem größten Durchmesser und anschließend nacheinander über die Stufen (24, 25) mit kleinerem Durchmesser geführt wird.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the winding mandrel ( 22 ) two or more stages ( 23 . 24 . 25 ) of different diameter, wherein the belt ( 10 ) with the stator winding ( 15 ) first over the stage ( 23 ) with the largest diameter and then successively over the steps ( 24 . 25 ) is guided with a smaller diameter. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen zwei benachbarten Stufen (23 ... 25) als radial verlaufende Schulter (28) oder als kegelstumpfförmige, rampenartige Abschnitte ausgebildet ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that a transition between two adjacent stages ( 23 ... 25 ) as a radially extending shoulder ( 28 ) or is formed as a frustoconical, ramp-like sections.
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