DE1021466B

DE1021466B - Manufacture of ironless runners, especially bell-shaped runners, for small electric motors and generators

Info

Publication number: DE1021466B
Application number: DED24175A
Authority: DE
Inventors: Christian Dunker
Original assignee: KURT ALEXANDER DIPL VOLKSW
Current assignee: KURT ALEXANDER DIPL VOLKSW
Priority date: 1956-11-02
Filing date: 1956-11-02
Publication date: 1957-12-27

Description

Herstellung von eisenlosen Läufern, insbesondere von glockenförmigen Läufern, für elektrische Kleinstmotoren und -generatoren Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von eisenlosen Läufern, insbesondere von glockenförmigen Läufern, für elektrische Klein- und Kleinstmotoren und -generatoren. Bei solchen Kleinstmaschinen kommt es zur Erreichung eines guten Wirkungsgrades sehr wesentlich darauf an, in dem Läufer eine große Zahl von Windungen unterzubringen und den Luftspalt, in dem sich der Läufer dreht, so eng wie möglich zu halten. Zur Erzielung einer hohen Windungszahl werden bekanntlich sehr dünne, nur mit Lack überzogene oder feinstumsponnene Drähte verwendet, die naturgemäß sehr empfindlich sind und bei den erforderlichen Verformungen leicht Schaden leiden.Manufacture of ironless runners, especially bell-shaped ones Rotors, for small electric motors and generators The invention relates on the production of ironless travelers, especially bell-shaped travelers, for small and micro electric motors and generators. With such small machines in order to achieve a good level of efficiency it is very important in the rotor accommodate a large number of turns and the air gap in which keep the runner turning as close as possible. To achieve a high number of turns are known to be very thin, only lacquered or finely wound wires used, which are naturally very sensitive and with the necessary deformations easily suffer harm.

Werden diese Drähte wie üblich auf dünnwandige Träger aufgebracht oder in sonst bekannter Weise, z. B. mittels Schablonen, in dien jeweils erforderlichen Formen gewickelt, dann ergeben sich wegen der Kleinheit der Spulen und mit Rückseicht auf die bereits erwähnte Empfindlichkeit der feinen Drähte erhebliche Herstellungsschwierigkeiten, die zu verhältnismäßig viel Ausschuß führen können und das Produkt verteuern. Vor allem ist es fast unmöglich, erforderliche Verformungen exakt genug durchzuführen und die vorgesehene Form der Läufer genau zu erhalten. Infolgedessen ergibt sich eine Erweiterung des Luftspaltes über das wünschenswerte Maß hinaus, die den Wirkungsgrad verschlechtert. Endlich entstehen bei der mit der gebotenen Vorsicht erfolgenden Verformung verhältnismäßig große Lufträume zwischen den einzelnen Drähten, die den Wirkungsgrad der Maschine weiter herabsetzen.These wires are applied to thin-walled carriers as usual or in any other known manner, e.g. B. using templates, in each case required Forms wound, then arise because of the small size of the coils and with back view considerable manufacturing difficulties due to the already mentioned sensitivity of the fine wires, which can lead to a relatively large amount of waste and make the product more expensive. before In particular, it is almost impossible to carry out the required deformations precisely enough and to precisely maintain the intended shape of the runners. As a result, it results an expansion of the air gap beyond the desirable level, which increases the efficiency worsened. Finally arise when done with due caution Deformation relatively large air spaces between the individual wires, which the Further reduce the efficiency of the machine.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile die Läufer von Kleinstmaschinen auf exaktere und dabei einfachere und billigere Weise herzustellen. Sie besteht darin, daß die Drähte, mit klebendem Lack versehen, zu einer runden Flachspule mit der gewünschten Windungszahl gewickelt, in einer geeigneten Vorrichtung in die erforderliche Spulenform gebracht werden, daß diese Spulen jeweils in der erforderlichen Zahl zu einem hohlzylindrischen Läuferkörper zusammengefügt, ein-oder mehrfach verdichtet und zum Schluß unter weiterer zusätzlicher Verdichtung in die endgültige Form gepreßt werden. Es hat sich herausgestellt, daß auf die angegebene Weise ans den in völlig normaler Weise gewickelten Flachspulen die gewünschte Spulenform ohne Beschädigung der Drähte erreicht und Spulenkörper von bisher unerreichter Dichte gepreßt werden können, so daß eine außerordentlich große Zahl von Drähten auf engstem Raum untergebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Verformung der Spulenkörper zu kompletten Läufern verdichtet die Spulenkörper weiter, erhöht damit die schon erwähnte Wirkung und erlaubt es vor allem, formgetreue und dünnwandige Läufer herzustellen. Diese benötigen einen sehr engen Luftspalt und ermöglichen eine hohe Konzentration der magnetischen Kraftlinien. Außerdem sind die Spulen infolge ihrer Verpressung zu einem kompakten Kunststoffkörper gegen äußere Einflüsse geschützt. Endlich hat die Dünnwandigkeit der Läufer eine gute Wärmeabfuhr zur Folge.The aim of the invention is to avoid the aforementioned disadvantages the runners from the smallest machines to more precise, simpler and cheaper ones Way to manufacture. It consists in that the wires, provided with adhesive varnish, wound into a round flat coil with the desired number of turns, in one suitable device are brought into the required coil shape that this Coils each in the required number to form a hollow cylindrical rotor body put together, compressed one or more times and finally under further additional Compaction to be pressed into the final shape. It turned out that in the manner indicated on the flat coils wound in a completely normal manner Achieved the desired coil shape without damaging the wires and bobbin of previously unattained density can be pressed, so that an extraordinary large numbers of wires can be accommodated in a confined space. The inventive Deformation of the coil formers into complete rotors further compresses the coil formers, thus increases the already mentioned effect and, above all, allows it to be true to shape and manufacture thin-walled runners. These require a very narrow air gap and enable a high concentration of the magnetic lines of force. Also are the coils as a result of their compression to form a compact plastic body against the outside Influences protected. Finally, the thin walls of the runner have good heat dissipation result.

Nach der weiteren Erfindung wird die Herstellung der Spulenkörper dadurch vereinfacht und für die Serienfertigung geeignet gemacht, daß das Verformen der einzelnen Spulen in einer Vorrichtung dergestalt erfolgt, daß vorzugsweise mittels nacheinander wirksam werdender, von Steuerkurven betätigter Schieber die Spulen in eine etwa rechteckige Form übergeführt, der Kreisform angepaßt und an den Spulenköpfen umgepreßt werden, um nach Überführung in die gewünschte Form einem verdichtenden, allseitigen verstärkten Druck unterworfen zu werden. Zum gleichen Zweck werden nach der Verformung der Spulen zum Läuferkörper an die -herausragenden, der Stromführung dienenden Drähte ein Kollektor bzw. Schleifringe frei trabend angelötet und danach der gesamte Körper mittels geeigneter Kunstharze unter erhöhter Druck- und Wärmeeinwirkung zum endgültigen Läufer verpreßt.According to the further invention, the production of the coil formers thereby simplified and made suitable for series production that the deformation of the individual coils in a device takes place in such a way that preferably by means of one after the other becoming effective and actuated by control cams slides the coils converted into an approximately rectangular shape, adapted to the circular shape and attached to the coil heads be repressed in order to produce a compacting, to be subjected to increased pressure on all sides. The same purpose will be after the deformation of the coils to the rotor body to the protruding, the current conduction Serving wires a collector or slip rings are soldered freely and afterwards the entire body using suitable synthetic resins under increased pressure and heat pressed into the final runner.

Das Ergebnis der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ist ein robuster, gegen mechanische und andere Einwirkungen wenig empfindlicher Läufer, der aus einem diin.nwan@d'igen Kunststoffkörper mit in ihm eingebetteten feindrähtigen Spulen und Stromzuführungsorganen besteht.The result of the method steps according to the invention is a robust, A runner that is not very sensitive to mechanical and other influences and consists of a diin.nwan@d'igen plastic body with in embedded fine-wire Coils and power supply organs exist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt Fig. 1 eine Flachspule aus dünnen Drähten, Fig. 2 eine vorgeformte Spule, Fig.3 eine räumliche Ansicht einer Vorrichtung zum Verformen der Spulen, Fig. 4 .eine räumliche Ansicht eines mit einem Kollektor verbundenen Spulenpaketes, Fig. 5 eine Preßform zum Verdichten des Spulenpaketes und Fig. 6 einen Querschnitt durch einen fertigen Läufer. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die dünnen, nur mit Lack oder durch feinste Umspinnung isolierten Drähte in der erforderlichen Anzahl auf normalen Wickelmaschinen zu Flachspulen 1 der in Fig.1 gezeigten Form gewickelt und mit klebendem Lack miteinander verbunden. Danach werden die Flachspulen 1 in einer in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zu etwa rechteckigen Rahmen 2 (vgl. Fig. 2) derart verformt, daß die Flachspulen sich an den Rahmenlängsseiten in die Kreisform legen. Die unteren Spulenstück 3 werden etwa rechtwinklig umgebogen und in Kreisform gepreßt, während die oberen Spulenteile, die Spulenköpfe 4, entgegengesetzt umgebogen und ebenfalls kreisförmig gepreßt werden. Bei diesem Verfahrensschritt werden die Spulen bereits verdichtet, jedoch wird diese Verdichtung am Schluß der Verformung durch einen allseitigen erhöhten Druck weiter verstärkt.An embodiment of the invention is based on the drawings explained. In these Fig. 1 shows a flat coil made of thin wires, Fig. 2 shows a preformed coil, FIG. 3 a three-dimensional view of a device for deforming of the coils, Fig. 4. A three-dimensional view of a connected to a collector Bobbin pack, FIG. 5 a compression mold for compressing the bobbin pack, and FIG. 6 a cross-section through a finished runner. In the method according to the invention are the thin wires that are only insulated with lacquer or with the finest wrapping in the required number on normal winding machines to flat coils 1 of the in Fig.1 wound shape shown and connected to each other with adhesive varnish. Thereafter the flat coils 1 become approximately rectangular in a device shown in FIG. 3 Frame 2 (see. Fig. 2) deformed in such a way that the flat coils are on the longitudinal sides of the frame place in the circular shape. The lower coil piece 3 are bent approximately at right angles and pressed into a circular shape, while the upper coil parts, the coil heads 4, are opposite bent and also pressed in a circle. In this process step the coils are already compressed, but this compression is at the end of the Deformation further intensified by increased pressure on all sides.

Die zur Verformung der Spulen dienende Vorrichtung nach Fig. 3 besitzt eine Grundplatte 5, auf der die Vorrichtung mittels Säulen 6 aufgesetzt ist. Mit den Säulen 6 sind eine obere, feste Platte 7 und eine untere, drehbare Platte 8 in nicht näher dargestellter Weise verbunden. Die obere, feste Platte 7 weist in der Mitte .ein festes Stück 9 auf, um welches die zu formende Spule herumgelegt wird. Weiterhin besitzt die Platte 7 Führungen 10, 11 bzw. 12, 13, in denen waagerecht bewegliche Schieber 14, 15 bzw. 16,17 gleiten können. Die Schieber 14, 15 besitzen glatte Kanten, mit denen sie die einzulegenden Spulen seitlich pressen können. Der Schieber 5 ist mit einer Klappe 18 versehen, die nach dem Einlegen der Spule auf diese aufgelegt werden und mittels einer Kopfschraube 19 festgelegt werden kann und so die Spule am Ausweichen nach oben verhindert. Die Schieber 16 und 17 besitzen klotzartige Aufsätze 20 und 21 mit halbrunden Ausnehmungen 22, die dazu dienen, die Spulenenden 3 und 4 flach zu pressen und festzuhalten. Diese Spulenenden werden nämlich mittels zweier Vertikalschieber 23 und 24 nach oben gepreßt, um so die gezeichneten Formen zu erhalten.The device according to FIG. 3, which is used to deform the coils, has a base plate 5 on which the device is placed by means of columns 6. With The columns 6 are an upper, fixed plate 7 and a lower, rotatable plate 8 connected in a manner not shown. The upper, fixed plate 7 has in in the middle .a solid piece 9 around which the coil to be formed is wrapped will. Furthermore, the plate 7 has guides 10, 11 and 12, 13, in which horizontally movable slide 14, 15 or 16,17 can slide. The slide 14, 15 have smooth edges with which you can press the bobbins to be inserted from the side. Of the Slide 5 is provided with a flap 18, which opens after inserting the bobbin these are placed and can be fixed by means of a head screw 19 and thus prevents the coil from dodging upwards. The slide 16 and 17 have block-like attachments 20 and 21 with semicircular recesses 22, which are used to to press the coil ends 3 and 4 flat and hold them in place. These coil ends will be namely by means of two vertical slides 23 and 24 pressed upwards, so as to the drawn To get shapes.

Zur Steuerung der waagerechten Schieber 14, 15 bzw. 16, 17 sind diese mit nach unten ragenden Bolzen 25, 26 versehen, die in Führungskurven 27, 28 und 29 der drehbaren Platte 8 eingreifen. Die Vertikalschieber 23 und 24 sind mit seitlichen Bolzen 30 ausgerüstet, die in Führungskurven 31 eines unteren, mit der drehbaren Platte 8 mittels einer Stegplatte 32 verbundenen Kurvenzylinders 33 eingreifen. Die drehbare Platte 8 ist mit einem Handhebel 34 versehen. mit dessen Hilfe sie in Pfeilrichtung geschwenkt werden kann.To control the horizontal slide 14, 15 or 16, 17 these are provided with downwardly projecting bolts 25, 26, which in guide curves 27, 28 and 29 of the rotatable plate 8 engage. The vertical slide 23 and 24 are with lateral Equipped bolt 30, which is in guide curves 31 of a lower, with the rotatable Plate 8 engage by means of a web plate 32 connected cam cylinder 33. The rotatable plate 8 is provided with a hand lever 34. with the help of which they can be swiveled in the direction of the arrow.

Die Führungskurven für die waagerechten und vertikalen Schieber sind so dimensioniert, daß nacheinander und ineinander übergehend die vorstehend geschilderten Verformungen der eingelegten Spule erfolgen. Die einzelnen, in sich relativ starren Spulenkörper, deren Zahl von den gewünschten Eigenschaften der Maschine bestimmt wird. werden dann (vgl. Fig. 4) auf einer geeigneten Form zu einem Läuferkörper zusammengefügt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Paare 35, 35'; 36, 36' und 37. 37' von zusammengehörigen Spulenkörpern zu einem Läufer vereinigt. Nach dein Vereinigen der Spulen zu einem Spulenkörper werden die Ausgangsleitungen der Spulen frei tragend mit einem Kollektor 38 verlötet. Der zusammengesetzte Läuferkörper wird in einer oder mehreren Vorrichtungen gemäß Fig. 5 ein-oder mehrfach verdichtet. Diese Vorrichtungen besitzen eine Grundplatte 40 mit einer Ausnehmung 41 für den Kollektor 38, eine Preßform 42 mit einer Bohrung 43, deren Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser des Spulenpaketes, und einer oberen, der Aufnahme der Wickelköpfe dienenden Bohrung 44, deren Durchmesser dem Durchmesser des Paketes an den Spulenköpfen entspricht, sowie endlich einen Preßstempel 45 mit einem abgestuften Ringteil 46. Nach dem letzten Vorpressen wird der gesamte Läuferkörper mit Kunstharz versetzt und in einer üblichen Spezialform unter Druck und Hitze in die genaue endgültige Form gebracht. Diese ist in Fig. 6 deutlich zu erkennen. Der fertige Läufer besitzt eine genaue und völlig kompakte Glockenform. Die Spulendrähte 48 liegen eng gedrängt beieinander und sind allseitig von dem Kunststoffträger 49 umgeben. Das Kunstharz ist in die kleinen Zwischenräume zwischen den Spulenkörpern und zwischen den feinen Drähten eingedrungen und umhüllt diese auf der Außen- und der Innenseite in dünner Schicht. Der Kunststoffträger hält auch die Kollektorlamellen 50 völlig fest, so daß ein robustes Gebilde entstanden ist.The guide curves for the horizontal and vertical slides are dimensioned so that one after the other and merging with the above Deformations of the inserted coil take place. The individual, relatively rigid in themselves Bobbins, the number of which is determined by the desired properties of the machine will. are then (see. Fig. 4) on a suitable form to a rotor body put together. In the illustrated embodiment, three pairs 35, 35 '; 36, 36 'and 37. 37' of associated bobbins combined to form a runner. After you have combined the coils into a bobbin, the output leads become the coils are soldered to a collector 38 in a self-supporting manner. The composite rotor body is compressed one or more times in one or more devices according to FIG. 5. These devices have a base plate 40 with a recess 41 for the Collector 38, a die 42 with a bore 43, the diameter of which is slightly smaller is than the diameter of the coil pack, and an upper one, the receptacle of the winding heads serving bore 44, the diameter of which corresponds to the diameter of the package on the coil heads and finally a ram 45 with a stepped ring part 46. After the last pre-pressing, the entire rotor body is mixed with synthetic resin and in a customary special form under pressure and heat into the exact final Brought shape. This can be clearly seen in FIG. 6. The finished runner owns an accurate and completely compact bell shape. The coil wires 48 are closely packed together and are surrounded on all sides by the plastic carrier 49. The synthetic resin is in the small spaces between the bobbins and between the fine ones Wires penetrated and wrapped them on the outside and inside in thinner Layer. The plastic carrier also holds the collector lamellas 50 firmly, so that a robust structure has emerged.

Die erfindungsgemäß hergestellten Läufer tragen infolge ihres geringen Querschnittes ganz wesentlich zur Erhöhung des Wirkungsgrades bei, sie sind präzise und billig herstellbar und sehr unempfindlich. Bei gleicher Leistung können die mit den Läufern nach der Erfindung ausgerüsteten Motoren gegenüber den bisherigen Motoren nicht unwesentlich verkleinert werden.The runners produced according to the invention wear due to their low Cross-section contributes significantly to increasing the efficiency, they are precise and cheap to manufacture and very insensitive. With the same performance, the with the rotors equipped according to the invention compared to the previous motors Motors cannot be reduced in size insignificantly.

Claims

PATENT CLAIM: 1. Process for the production of runners for electrical Small and micro motors and generators with coils made from the thinnest, by painting or finest wrapping of insulated wires, characterized in that the wires, provided with adhesive varnish. to a round flat coil with the desired number of turns wound, brought into the required coil shape in a suitable device be, d '@ ate these coils in the number required in each case to form a hollow cylinder Runner bodies joined together, compressed once or several times and finally under Addition of a suitable binder, preferably made of synthetic resin and pressed into the final shape with further additional compression.

2. The method according to claim 1, characterized in that the deformation of the individual coils in a device takes place in such a way that the coils are successively converted into an approximately rectangular shape, adapted to the circular shape and pressed onto the puleheads in order to guide over-S S to be subjected to a compressing, all-round increased pressure in the desired shape.

3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that after the deformation the coils to the rotor body to the protruding wires that conduct electricity a collector or slip rings are soldered on in a self-supporting manner and then the entire body hot-pressed using suitable synthetic resins under increased pressure to form the final runner will.

4. Device for deforming the coils according to the method according to claim 2, characterized in that it has two mutually perpendicular pairs of horizontally displaceable slides (14, 15 or 16, 17) and two vertically displaceable slides (23, 24), which are moved by means of a lever (34) that can be operated by hand, for example, and control cams (27, 28, 29 or 31) moved by the latter in such a way that, one after the other and overlapping one another, the inserted bobbin is pushed by a pair of horizontal slides (14, 15) pressed laterally, is pressed and held by the other pair of horizontal sliders (16, 17) on the front sides, while it is shaped outwardly by the vertically movable slides (23, 24) at the front ends.

5. Runner, especially bell-shaped runner, for miniature motors or generators, characterized in that it according to the method according to the claims 1 to 3 is made and made of a thin-walled plastic body with embedded in it fine-wire bobbins and power supply organs.