DE19501745A1 - Verfahren zum Herstellen eines Motors/Generators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Motors/Generators aus einem Erregerteil und einem Ankerteil mit jeweils zumindest einem Wicklungsträger mit Wicklung und/oder zumindest einem Magnetstreifen, sowie einen entsprechenden Motor/Generator.

Elektromotoren bzw. Generatoren sind eine der wichtigsten elektrischen Maschinen. Sie finden in den vielfältigsten Formen und in den unterschiedlichsten Bereichen des täglichen Lebens Anwendung. Wesentliches Merkmal des Elektromotors ist, daß er elektrische Energie in mechanische Arbeit umformt. Dabei ist er meist als rotierende Maschine aufgebaut, wobei ein Rotor um einen Stator dreht. Bei dem Rotor kann es sich um den eigentlichen Anker handeln, aber auch, insbesondere bei Radnabenmotoren, kann der Rotor der äußere, den Ankerteil umfangende Erregerteil sein, der dann beispielsweise mit einer Felge od. dgl. verbunden ist.

Die Herstellung der handelsüblichen Motoren weist einige Schwierigkeiten auf. Erregerteil und/oder Ankerteil besitzen Träger, Nuten od. dgl., um die bzw. in die Wicklungen eingelegt werden. In den meisten Fällen geschieht dies von Hand, zumal, wenn es sich um Motoren handelt, bei denen Magnetstreifen mit T-förmigen Trägern für die Wicklungen zusammenwirken.

Ferner bedarf die Anordnung der Magnetstreifen und auch der Wicklungsträger einer erheblichen Sorgfalt, da ein Luftspalt zwischen Wicklungsträger und Magnetstreifen oder auch zwischen Wicklungsträgern untereinander möglichst eng sein sollte, um eine weitgehende Lauf ruhe des Motors zu gewährleisten.

Auch die Herstellung weiterer Teile des Motors selbst ist mit Problemen behaftet. Beispielweise sollte der Träger des Erregerteils möglichst kreisrund aus Metall hergestellt werden. Hierbei werden heute Rohrabschnitte verwendet, die jedoch beim Abschneiden einknicken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art zu schaffen, welches diese Nachteile beseitigt und mit dem ein Motor/Generator hergestellt werden kann, bei dem die einzelnen miteinander zusammenwir­ kenden Teile genauestens angeordnet und damit auch genauestens beabstandet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß einer Innenfläche eines Trägers des Erregerteils und einer Mantelfläche des Ankers achsparallele Nuten eingeformt oder Vorsprünge angeformt sind, die der Halterung bzw. der Aufnahme des Wicklungsträgers und/oder des Magnetstreifens dienen.

Wesentlicher Teil der Erfindung ist, daß Magnetstreifen bzw. Wicklungsträger erst nach der Herstellung des Erreger­ teils bzw. des Ankers mit diesem verbunden werden. Hierdurch ist es möglich, sowohl Erregerteil als auch Ankerteil wesentlich genauer vorzufertigen und auch dementsprechend Wicklungsträger und Magnetstreifen genauer auszurichten. Ferner besteht die Möglichkeit vor der Verbindung des Wicklungsträgers mit dem Anker bzw. dem Erregerteil die Wicklung auf den Wicklungsträger aufzubringen, was in diesem Fall dann automatisch geschehen kann.

Die Herstellung des Trägers des Erregerteils geschieht in einer bevorzugten Ausführungsform durch ein Schichten von einer Mehrzahl identischer einzelner Ringe bzw. Ringabschnitte. In der Regel wird es sich um vollständige Ringe handeln, da hierdurch eine zusätzliche Außenschale eingespart wird. Von der Erfindung werden aber auch Ringab­ schnitte erfaßt.

Die einzelnen Ringe bzw. Ringabschnitte können auf einfache Weise durch Stanzen hergestellt werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß die einzelnen Ringe bzw. Ringabschnitte absolut identisch und insbesondere die eingeformten Nuten bzw. angeformten Vorsprünge exakt aufeinander ausgerichtet sind. Beim Zusammenfügen der einzelnen Ringe bzw. Ringabschnitte sollten diese exakt zentriert werden. Ein Verbinden kann auf beliebige Weise geschehen. Gedacht ist hier an ein Kleben, Schweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen.

Durch die Verbindung der einzelnen Ringe bzw. Ringabschnitte entsteht ein Träger, der bezüglich der einzusetzenden Magnetstreifen bzw. Wicklungsträger exakt ausgerichtete Vorsprünge bzw. Nuten aufweist. Jetzt braucht lediglich dieser Magnetstreifen bzw. der Wicklungsträger in die Nut eingesetzt und dort festgelegt zu werden. Auch dies geschieht bevorzugt durch Einkleben oder Einschweißen.

Wesentlicher Vorteil dieses Erregerteils ist, daß die Magnetstreifen infolge der präzisen Ausgestaltung der Nuten eine exakte Ausrichtung gegenüber dem Ankerteil erfahren. Hierdurch wird ein Luftspalt zwischen diesen Magnetstreifen und den Wicklungsträgern bzw. Wicklungsträgern und Wicklungsträgern so vereinheitlicht, daß eine höchstmögliche Laufruhe gewährleistet ist. Hinzu kommt, daß dieser Spalt so gering wie möglich gehalten werden kann, so daß auch die Kraftübertragung innerhalb des Motors selbst wesentlich verbessert ist.

Bevorzugt sollte auch der Anker aus einer Mehrzahl von einzelnen Scheiben oder Scheibensegmenten hergestellt werden, die durch Schichten miteinander verbunden sind. Auch hier geschieht das Herstellen bevorzugt durch Stanzen. Die einzelnen Scheiben bzw. Scheibensegmente werden nach dem Herstellen zentriert und miteinander durch Kleben, Schweißen od. dgl. zu dem Anker verbunden. Danach erfolgt ein Einkleben bzw. Einschweißen der Magnetstreifen bzw. Wicklungsträger in die Nut. Sofern die Möglichkeit der Vorsprünge gewählt wird, sollten die Magnetstreifen bzw. Wicklungsträger entsprechende Nuten aufweisen, in welche die Vorsprünge eingesetzt werden können. Dies stellt nichts anderes als eine Umkehrung der vorher erwähnten Verbindungsmöglichkeit dar.

Auch für den Wicklungsträger zeigt die vorliegende Erfindung eine neue Herstellungsmethode. Diese werden bevorzugt separat vom Erregerteil bzw. Anker durch Stanzen herstellt und ebenfalls durch Schichten zu einem Trägerbalken verbunden. Auch hier kann die Verbindung wiederum durch Kleben, Schweißen od. dgl. erfolgen.

Sobald jedoch der Trägerbalken hergestellt ist, wird er bewickelt und erst danach in die Nut des Ankers bzw. des Erregerteils eingesetzt. Auch dieses Einsetzen geschieht wiederum durch Kleben, Schweißen od. dgl.. Der wesentliche Vorteil dieser separaten Herstellung des Trägerbalkens ist, daß eine automatische Bewicklung erfolgen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Wicklungsträger T-förmig ausgestaltet ist. Hier erfolgt eine Bewicklung des Stammes des T unterhalb des Querbalkens, wobei ein geringer Fußstreifen des Stammes wicklungsfrei gehalten wird, sofern die Wicklungsträger als Trägerbalken in eine Nut eingesetzt werden.

Bei der Verwendung eines T-förmigen Wicklungsträgers kann insbesondere auch ein Luftspalt zwischen zwei Wicklungsträgern, d. h., zwischen zwei Querbalken von zwei benachbarten Wicklungsträgern möglichst gering gehalten werden, da keine Wicklung durch diesen Luftspalt zwischen zwei Wicklungsträger eingebracht werden muß. Hierdurch wird eine Polfühligkeit des Motors/Generators noch weiter vermindert, der Motor/Generator läuft absolut rund.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor/Generator;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Stanzteil zur Herstellung eines Erregerteils für den Motor/Generator;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Elementes des Erregerteils;

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ankerteil;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wick­ lungsträger;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Vielzahl von miteinander verbundenen Wicklungsträgern;

Fig. 7 eine Stirnansicht einer Vielzahl von Wicklungsträ­ gern gemäß Fig. 6 mit Wicklung.

Ein Motor/Generator weist gemäß Fig. 1 ein Erregerteil 1 auf, der ein Ankerteil 2 umfängt. An dem Erregerteil 1 sind zum Ankerteil 2 hin ausgerichtete Magnetstreifen 3 angeordnet, die allerdings auch durch Wicklungen ersetzt sein können, die auf entsprechenden Wicklungsträgern aufge­ bracht sind.

Das Ankerteil 2 weist einen Anker 4, bevorzugt als Blechpaket auf, der wiederum zum Erregerteil 1 hin Wicklungsträger 5 mit entsprechenden Wicklungen 6 besitzt. Es versteht sich von selbst, daß anstelle der Wicklungs­ träger 5 und der Wicklungen 6 auch vom Anker 4 Magnetstreifen auf ragen können.

Ankerteil 2 und Erregerteil 1 drehen relativ zueinander, wobei in einem Fall das Erregerteil 1 als Stator und das Ankerteil 2 als Rotor und in einem anderen Fall das Ankerteil 2 als Stator und das Erregerteil 1 als Rotor ausgebildet sein kann. Entsprechend sind dann Ankerteil 2 bzw. Erregerteil 1 mit entsprechenden Wellen, Drehhülsen od. dgl. Elemente gekoppelt.

Gemäß Fig. 2 und 3 besteht der Erregerteil 1 aus einem Träger 7, sowie den Magnetstreifen 3. Gemäß der vorliegen­ den Erfindung ist der Träger 7 ringförmig als Stanzteil hergestellt, wobei eine Vielzahl derartiger Stanzteile aufeinandergelegt und zu dem Träger 7 verbunden werden. Beispielsweise kann dies durch Kleben, Laserschweißen oder sonstwie erfolgen. Der besseren Zentrierung dienen Zentrierlöcher 8.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Träger 7 als Ring ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch, daß der Träger nur aus einzelnen voneinander beabstandeten Ringabschnitten besteht.

Wesentlich gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß in eine Innenfläche 9 des Trägers 7 Nuten 10 achsparallel eingeformt sind, welche der Aufnahme des Magnetstreifens 3 oder auch eines Wicklungsträgers dienen. Dieser Magnetstreifen 3 wird nach dem Schichten einer Vielzahl von Trägern 7 in die entsprechende Nut 10 eingelegt und dort eingeklebt, geschweißt od. dgl.. Auf diese Weise ist eine sehr genaue Ausrichtung des Magnetstreifens 3 im Verhältnis zu einer Oberkante 11 (siehe Fig. 5) des Wicklungsträgers 5 möglich, wobei diese Oberfläche 11 geringfügig bogenför­ mig gerundet ist und sich so einer gerundeten Außenfläche 12 des Magnetstreifens 3 anpassen kann. In Gebrauchslage streifen Außenfläche 12 und Oberkante 11 in einem geringfügigen Abstand aneinander vorbei, wobei dieser Ab­ stand in Fig. 1 als Luftspalt s angedeutet ist.

Gemäß Fig. 4 soll auch der Anker 4 aus einzelnen Scheiben 13 durch Schichten hergestellt sein. Sowohl für den Träger 7 als auch für die Scheibe 13 bietet sich ein Stanzverfah­ ren an, da hierbei konturengenau gearbeitet werden kann. Möglich sind aber auch andere Herstellungsmethoden, beispielsweise Laser- oder Wasserstrahlschneiden od. dgl..

Gemäß Fig. 4 ist die Scheibe 13 einstückig ausgestaltet. Es ist jedoch auch ihre mehrteilige Herstellung möglich, wobei einzelne Abschnitte auch voneinander getrennt sein können.

Zum besseren Schichten der einzelnen Scheiben 13 sind wiederum Zentrierlöcher 14 vorgesehen. Ein Verbinden der einzelnen Scheiben 13 erfolgt ebenfalls durch Kleben, Schweißen od. dgl..

Wesentlich ist auch hier, daß in einer Mantelfläche 15 des Ankers 4 bzw. der Scheibe 13 Nuten 16 eingeformt sind, welche parallel zu einer Achse A des Motors/Generators verlaufen. In diese Nuten 16 werden dann die Magnetstreifen 3 bzw. die Wicklungsträger 5 mit den Wicklungen 6 eingesetzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden auch die Wicklungsträger 5 separat vom Anker 4 bzw. dem Träger 7 hergestellt. Hierbei kann ein Wicklungsträger 5 eine T-Form aufweisen, so daß ein Stamm 17 und ein Querbalken 18 zu unterscheiden sind. Auf den Stamm 17 wird die Wicklung 6 (siehe Fig. 7) aufgebracht, der Querbalken 18 verhindert ein Abgleiten der Wicklung 6. Die Außenfläche des Querbalkens 18 ist die oben erwähnte gerundete Oberkante 11.

In Fig. 6 ist erkennbar, daß eine Vielzahl derartiger Wicklungsträger 5 geschichtet und ebenfalls miteinander verbunden werden. Auch dieses Verbinden kann durch Kleben, Schweißen od. dgl. erfolgen.

Nach der Herstellung eines derartigen Trägerbalkens 19 wird dieser mit der Wicklung 6 belegt, wobei das Bewickeln auf automatischem Wege erfolgen kann. Ohne Schwierigkeiten ist es möglich, drei Drähte gleichzeitig aufzubringen.

Nach dem Herstellen der Wicklung 6 bleibt nur ein geringer Fußstreifen 20 des Trägers 7 bzw. Trägerbalken 19 wicklungsfrei. Dieser Fußstreifen 20 wird nun in die Nut 16 eingesetzt und dort durch Kleben, Schweißen od. dgl. festgelegt. Hierdurch entsteht dann der Anker mit der entsprechenden Ankerwicklung.

Claims (20)

1. Verfahren zum Herstellen eines Motors/Generators aus einem Erregerteil (1) und einem Ankerteil (2) mit jeweils zumindest einem Wicklungsträger (5) mit Wicklung (6) und/oder zumindest einem Magnetstreifen (3) dadurch gekennzeichnet, daß einer Innenfläche (9) eines Trägers (7) des Erregerteils (1) und einer Mantelfläche (15) des Ankers (4) achsparallel Nuten (10, 16) eingeformt oder Vorsprünge angeformt sind, die der Halterung bzw. Aufnahme des Wicklungsträgers (5) und/oder des Magnetstreifens (3) dienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) des Erregerteils (1) aus einer Mehrzahl von einzelnen Ringen bzw. Ringabschnitten hergestellt wird, die durch Schichten miteinander verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ringe bzw. Ringabschnitt durch Stanzen hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Ringe bzw. Ringabschnitte zentriert und miteinander durch Kleben, Schweißen od. dgl. zu dem Träger (7) verbunden werden.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetstreifen (3) bzw. Wicklungsträger (5) in die Nuten (10) eingeklebt, eingeschweißt od. dgl. werden.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) aus einer Mehrzahl von einzelnen Scheiben (13) oder Scheibensegmenten hergestellt wird, die durch Schichten miteinander verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Scheiben (13) oder Scheibensegmente durch Stanzen hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Scheiben bzw. Scheibensegmente zentriert und miteinander durch Kleben, Schweißen od. dgl. zu dem Anker (4) verbunden werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetstreifen (3) bzw. Wicklungsträger (5) in die Nuten (10) eingeklebt, eingeschweißt od. dgl. werden.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (5) durch Stanzen hergestellt und eine Mehrzahl von Wicklungsträger (5) durch Schichten zu einem Trägerbalken (19) verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Mehrzahl von Wicklungsträger (15) durch Kleben, Schweißen od. dgl. erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Trägerbalken (19) bewickelt und danach in die Nut (16) des Ankers (4) bzw. Erregerteils (1) eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerbalken (19) in der Nut durch Kleben, Schweißen od. dgl. festgelegt wird.

14. Motor/Generator aus einem Erregerteil (1) und einem Ankerteil (2) mit jeweils zumindest einem Wicklungsträger (5) mit Wicklung (6) und/oder zumindest einem Magnetstreifen (3), dadurch gekennzeichnet, daß in eine Innenfläche (9) eines Erregerteils (1) und einer Mantelfläche (15) des Ankers (4) achsparallel Nuten (10, 16) eingeformt oder Vorsprünge angeformt sind, die der Halterung bzw. Aufnahme des Wicklungsträgers (5) und/oder des Magnetstreifens (3) dienen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) des Erregerteils (1) aus einer Mehrzahl von einzelnen Ringen bzw. Ringabschnitten besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe bzw. Ringabschnitte Zentrierlöcher (8) aufweisen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) aus einzelnen Scheiben (13) bzw. Scheibensegmenten besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (13) bzw. Scheibensegmente Zentrierlöcher (14) aufweisen.

19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (5) T- förmig ausgestaltet ist und der Stamm (17) mit der Wicklung (6) belegt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fußstreifen (20) des Stammes (17) wicklungsfrei ist.