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Verfahren zur Herstellung eines Stators für dauermagnetisch erregte
elektrische Klein- und Klejnstmotoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung eines Stators für dauermagnetisch erregte elektrische Klein-und
Kleinstmotoren, bestehend aus einem radial oder diametral magnetisierten ringförmigen
Dauermagneten, der in einem den Rückschluß bildenden rohrförmigen Gehäuse eingesetzt
ist.
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Statoren für elektrische Kleinmotoren sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen
bekannt. Bei der Weiterentwicklung bekannter Statoren steht einmal ihre technische
Verbesserung im Hinblick auf eine Erhöhung der magnetischen Werte, zum anderen eine
wirtschaftliche Fertigung im Vordergrund.
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Bekanntlich muß bei der Herstellung von Statoren für elektrische Kleinmotoren
auf eine genaue Einhaltung des Außen-, vor allem aber des Innenmaßes geachtet werden,
damit der zu dem im Stator umlaufenden Rotor notwendige Luft spalt innerhalb der
geforderten Toleranz liegt. Dieser Forderung errecht zu werden und eine einfach
und billig herzustellende Ausführung eines Stators zu finden ist die Aufgabe der
vorliegenden Srfindung.
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Bei bekannten Statorbauformen erfolgt die Festlegung der Dauermagnete
in dem Rückschluß oder Gehäuse durch Einkleben, Einpressen, mechanisches Klemmen
oder durch Einspritzen,
Ein Beispiel für in das gleichzeitig den
Rückschluß bildende Gehäuse eingeklebte Dauermagnet-Segmentschalen zeigt die deutsche
Gebrauchsmusterschrift 1 736 185. Ein anderes Beispiel für ein Statorsystem zeigt
die deutsche Auslegeschrift 1 o90 744, bei der auf die Außenfläche eines Dauermagnetrings
die Rückschluß schalen aufgeklebt werden.
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Ein Beispiel für in einen Rückschlußring eingepreßte Dauermagnet-Segmentschalen
läßt sich der deutschen Auslegeschrift 1 o78 679 entnehmen. Ein mechanisches Klemmen
der Dauermagnete an die Innenfläche eines Statorgehäuses zeigt die in der deutschen
Auslegeschrift 1 o38 171 bekanntgegebene Statorausführung.
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Den vorgenannten bekannten Statorausführungen haftet der gemeinsame
Nachteil an, daß sie nur durch teures Nachbearbeiten, insbesondere durch Schleifen,
in der für den Innendurchmesser vorgegebenen engen Toleranz hergestellt werden können.
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Eine Möglichkeit zum Ausgleich von Maßabweichungen, die sich bei der
Herstellung der Dauermagnete ergeben, bietet das bekannte Verfahren, bei dem Dauermagnete
über eine eingespritzte Zwischenschicht aus Kunststoff, gegebenenfalls zusammen
mit den Rückschlußschalen oder dem Rückschlußring, an der Innenfläche eines Statorgehäuses
festgelegt werden. Bei der Fertigung dieses z. B. aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
1 927 280 bekannten Stators werden die Dauermagnete und auf diese dann die Rückschluß
schalen aus Weicheisen an einem genau auf das vorgesehene Innenmaß (Durchmesser
des Rotors plus doppelte LuftSpaltmenge) gearbeiteten Dorn in einem Spritzwerkzeug
angedrückt. Nach dem Einsetzen des Statorgehäuser in das Spritzwerkzeug werden die
sich aufgrund der
unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der Dauermagnete
dann ergebenden unvermeidbaren Spalte zwischen Rückschlußschalen und Statorgehäuse
und gegebenenfalls die Zwischenräume zwischen den Seitenflächen der Dauermagnete
mit Kunst stoff ausgespritzt. Auf diese Weise kann ohne teure Nachbearbeitung sowohl
das Innenmaß als auch das Außenmaß des Stators in engen Toleranzen gehalten werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung eines noch
einfacher herzustellenden Stators, der genau mit dem geforderten Innendurchmesser
herstellbar ist, dabei aber eine billige Fertigung gestattet.
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Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Statorsystem, das in
bekannter Weise aus einem radial oder diametral magnetisierten ringförmigen oder
zwei oder mehreren ringsegmentförmigen Dauermagneten besteht, der bzw. die in einem
den Rückschluß bildenden rohrförmigen Gehäuse eingesetzt sind, wie dies z. B. aus
der bereits erwähnten deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 736 185 bekannt ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß der Dauermagnetring aus einer durch Erwärmen plastifizierten Masse aus in thermoplastischen
oder duroplastischen Kunststoff eingelagertem Dauermagnetpulver, vorzugsweise Bariumferrit,
an die Innenfläche eines in das Spritzwerkzeug eingesetzten Gehäuses maßgenau angespritzt
wird und daß die Dauermagnetpartikel während des Spritzens, wenn die Spritzmasse
noch plastisch ist, in einem die radiale oder diametrale Vorzugslage hervorrufenden,
im Bereich des Formhohlraums des Spritzwerkzeugs angelegten Magnetfeld ausgerichtet
werden.
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Die Herstellung von Dauermagneten aus einem spritzfähigen aus thermoplastischem
Kunststoff und Dauermagnetpulver bestehenden Gemisch, das durch Zufuhr von Wärme
plastifiziert und in eine Form gespritzt wird, an die ein die Ausrichtung der Dauermagnetpartikel
in der plastischen Spritzmasse in die gewünschte Vorzugslage bewirkendes Magnetfeld
angelegt wird, ist z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 284 531 bekannt Es ist
weiter bekannt, nichtmagnetische Teile an ein aus Kunststoff und in dieses eingelagertes
Dauermagnetpulver bestehendes Dauermagnetmaterial anzupressen (deutsche Patentschrift
709 lol) Diese bekannten Verfahren unterscheiden sich jedoch gegenüber dem erfindungsgemäßen
Verfahren und sind nicht geeignet, das der Erfindung zugrundeliegende Problem zu
lösen.
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Die Erfindung besteht also in der Kombination des an sich bekannten
Spritzens von kunststoffgebundenem Dauermagnetmaterial mit ebenfalls bekannter Ausrichtung
der Dauermagnetpartikel in einem Magnetfeld in die gewünschte Vorzugslage an die
Innenwand eines metallischen Rohrabschnitts zur Bildung eines Stators für elektrische
Kleinmotoren.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen
zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Spritzwerkzeug, in dem die
Dauermagnetpartikel in dem angelegten Magnetfeld radial ausgerichtet werden.
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Fig. 2 ist ein ähnliches Spritzwerkzeug zur Herstellung von Statorsystemen
mit diametraler Vorzugslage des Dauermagneten.
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Das Spritzwerkzeug besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil
2, die einen Innenraum oben und unten begrenzen.
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In diesen Formhohlraum ragt von unten ein Dorn 3 aus magnetisierbarem
Material hinein, der außerhalb der Spritzform von einer elektrischen Spule 4 umgeben
ist, die in ihn einen Magnetfluß induziert. Der Verlauf der induzierten magnstischen
Kraftlinien ist durch die gestrichelten Linien 5 angedeutet. Die magnetischen Kraftlinien
verlaufen durch den Dorn 3 und die einseitig mit ihm verbundenen Polstücke 6 und
7, die an einem gemeinsamen ringförmigen Polschuh 8 enden, welcher die Seitenwand
der Spritzform bildet.
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Der durch die Spule 4 induzierte Magnetfluß bildet an dem ringförmigen
Polschuh 8 den einen und an dem Innendorn 3 den entgegengesetzten Pol, die durch
Buchstaben angedeutet sind.
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Das Oberteil 1 und das Unterteil 2 der Spritzform bestehen aus nichtmagnetischem
Material, während die Seitenwand 8 der Spritzform aus ferromagnetischem Werkstoff
hergestellt ist, um die durch die Polstücke 6 und # eingeführten Kraftlinien 5 über
den Formhohlraum in den mittigen Dorn 3 zu leiten.
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Durch Hochklappen oder Hochfahren des Oberteils ; ist die Spritzform
zunächst von oben zugänglich. In den offenen Innenraum der Spritzform wird eng an
die Seitenwand 8 ein das Gehäuse und den Rückschluß des späteren Stators bildender
Rohrabschnitt 9 eingesetzt. Anschließend wird das Oberteil 1 niedergefahren oder
zugeklappt und damit die Spritzform geschlossen. Durch einen zentralen Kanal lo
wird plastifizierte Spritzmasse aus thermoplastischem bzw. duroplastischem Kunststoff
und darin fein verteiltem Dauermagnetpulver aus einem Spritzkopf 11
in
den Hohlraum der Spritzform eingespritzt. Die eingespritzte Masse füllt den gesamten
Innenraum des Spritzwerkzeugs aus, so daß sie an der Innenwand des eingesetzten
Gehäuseringes 9 satt anliegt. Nach dem Erhärten der Spritzmasse wird das Oberteil
1 abgenommen und das aus dem Gehäuse 9 und dem angespritzten Dauermagnetring 12
bestehende Statorsystem aus dem Spritzwerkzeug herausgenommen. Nach dem Abtrennen
der gebildeten Ansätze an dem Dauermagnetring 12 ist das Statorsystem fertig.
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Der Durchmesser des in den Formhohlraum hineinragenden Dorns 3 entspricht
dem gewünschten Innendurchmesser des Statorsysteins bzw. des Dauermagnetrings 12.
Bei dieser Art der Herstellung ist also gewährleistet, daß der Dauermagnet 12 mit
genauem Innenmaß hergestellt wird.
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Während des Einspritzens der plastifizierten Spritzmasse in den Hohlraum
der Spritzform wird die Spule 4 eingeschaltet und dadurch das in gestrichelten Linien
5 angedeutete Magnetfeld aufgebaut, das den Formhohlraum bei dem in Fig. 1 angedeuteten
Verlauf radial durchsetzt und eine Ausrichtung der in diesen mit der Kunststoffmasse
eingespritzten Dauermagnetpartikel in die radiale Vorzugslage bewirkt. Nach dem
Ausspritzen des Formhohlraums kann das Magnetfeld abgeschaltet werden, weil die
inzwischen ausgerichteten Dauermagnetpartikel ihre Vorzugslage in der sich nun erhärtenden
Kunststoffmasse beibehalten.
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Das in Fig. 2 dargestellte Spritzwerkzeug hat mit Ausnahme der Magnetisierungsvorrichtung
denselben prinzipiellen Aufbau wie die in Fig. 1 dargestellte. Bei der in Fig. 2
dargestellten Vorrichtung erfolgt die Ausrichtung der mit der plastifizierten Kunststoffmasse
in den Formhohlraum eingespritzten Dauermagnetpartikel in diametraler Richtung.
Hierzu sind zwei Polschuhe 8. und 8## vorgesehen, die entgegengesetzt gepolt
sind.
Sie werden verbunden durch einen Bügel 12 aus magnetisch leitfähigem Material, um
den die das Magnetfeld St erzeugende elektrische Spule 4' angeordnet ist.
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Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Spritzwerkzeug ist ein Innendorn
13 vorgesehen, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des herzustellenden
Dauermagneten 12' entspricht.
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Er besteht aus magnetiscii leitfähigem Material, um die magnetischen
Feldlinien von dem Polschuh 8' diametral durch den Formhohlraum zu dem Polschuh
8" zu leiten.
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Die Erfindung ist am Beispiel eines ringförmigen Dauermagneten 12
bzw. 12' beschrieben, der in einem das Statorgehäuse bildenden Rohrabschnitt 9 eingespritzt
ist. Statt des Dauermagnetrings 12 bzw. 12' können aber auch Ringsegmentschalen
an die Innenfläche des Statorgehäuses 9 angespritzt werden, die in Umfangsrichtung
im Abstand zueinander angeordnet sind.
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Dazu können dann senkrecht in den Formhohlraum Abstand stege eingesetzt
sein.
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Die erfindungsgemäße Art der Herstellung von Statoren für elektrische
Kleinmotoren ermöglicht eine sehr einfache, maßgenaue und dabei billige Herstellung
und bietet insofern gegenüber bekannten Ausführungen Vorteile.