DE19610736A1

DE19610736A1 - Läufer für Elektromotoren

Info

Publication number: DE19610736A1
Application number: DE1996110736
Authority: DE
Inventors: Juergen Zoell; Thomas Werner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1997-09-25
Also published as: AU1311797A; WO1997035375A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Läufer für Elektromotoren mit einem Ankerpaket und einer Welle sowie mit einer das Ankerpaket umgebenden Isolierung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Läufers für Elektromotoren.

Bei einem bisher bekannten Läufer ist die Welle mit Reibschluß in das Ankerpaket eingepreßt worden. Die Isolierung des Ankerpaketes erfolgte durch Pulverbeschichtung. Nachteilig hierbei ist einerseits die Tatsache, daß eine Isolierung zwischen der Welle und dem An kerpaket fehlt und andererseits daß die durch Pulverbeschichtung erzielte Isolierung ungleichmäßig ist und die beim Einsatz solcher Elektromotoren als Benzinpumpen notwendige Kraftstoffbeständig keit nur unter bestimmten Verarbeitungsvoraussetzungen erzielbar ist. Eine weitere bekannte Möglichkeit der Isolierung zwischen dem Wickeldraht und dem Ankerpaket besteht im Einlegen einer Isolier folie. Beide Möglichkeiten sind mit mehreren Arbeitsgängen verbun den und führen obendrein nicht immer zu befriedigenden Isolierun gen, insbesondere an den Kanten des Ankerpaketes. Die Beschich tung mit Kunststoffpulver führt bekanntermaßen an den Kanten zu Schwierigkeiten, weil dort das Pulver nur ungenügend haftenbleibt. Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Läufern bestand darin, daß durch das Einpressen der Welle in das Ankerpaket die Koaxialität zwischen Welle und Ankerpaket nicht immer gewährleistet war, wes halb es zu einer Unwucht kam, die bei Extremfällen zusätzlich aus geglichen werden mußte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Läufer für Elektromotoren zu schaffen, der bei geringen Herstellungskosten eine gleichmäßige und sichere Isolierung, eine gute Koaxialität zwischen Welle und Anker paket und damit geringe Unwucht sowie einen guten Formschluß zwischen Welle und Ankerpaket bei gleichzeitiger Isolierung zwi schen den beiden Teilen und auch eine gute Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Läufer für Elektromotoren der ein gangs erläuterten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das An kerpaket bis auf die für den Magnetfluß notwendigen isolierungsfrei en Flächen von einer durch Spritzgießen hergestellten Isolierschicht allseitig umgeben ist und daß die aus Kunststoff bestehende Isolie rung zwischen Welle und Ankerpaket den Formschluß zwischen die sen Teilen herstellt.

Durch diese Ausbildung eines Läufers wird ein guter Formschluß zwischen Welle und Ankerpaket bei exakter Ausrichtung, das heißt Zentrierung der Welle gegenüber dem Ankerpaket erreicht, wodurch eine geringe Unwucht vorliegt. Besonders vorteilhaft ist die Tatsa che, daß die Isolierung auch an den Kanten des Ankerpaketes gleichmäßig dick ausführbar ist, wodurch spätere Kurzschlüsse meidbar sind, was die Zuverlässigkeit solcher Läufer wesentlich er höht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn nach einer bevorzugten Ausgestal tung der Erfindung die Isolierung zwischen dem aufzubringenden Wickelkopf und der Welle einstückig mit der übrigen Ankerisolie rung angespritzt ist und die Welle nach Art einer Nabe an beiden Stirnseiten des Ankerpaketes formschlüssig umgibt. Diese als Naben ausgebildeten Isolierungen sind einfach herstellbar, da sie mit der übrigen Isolierung angespritzt werden und somit in einfacher Weise den Erfordernissen bei leichter Herstellbarkeit angepaßt werden können.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine der beiden Na ben an ihrer freien Stirnseite als ein Kupplungsteil für ein anzutrei bendes Teil ausgebildet ist, so wird hierdurch die Anbringung einer Kupplung, beispielsweise zum Antrieb einer Benzinpumpe einge spart, was die Herstellungskosten verringert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kollektor mittels der zur Isolierung des An kerpaketes dienenden Spritzgußmasse formschlüssig mit der Welle durch Spritzgießen verbunden ist, die die Formmasse des Kollektors bildet. Auch hier entfällt das zusätzliche Anbringen des Kollektors, was die Herstellung eines solchen Läufers begünstigt. Dabei kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Formmasse des Kollek tors mit einer der beiden Naben einstückig ausgeführt sein.

Bei entsprechender Materialauswahl kann der elektrisch isolierende Kunststoff gegen Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge beständig sein, was bei der durch Pulverbeschichtung hergestellten Isolierung nur unter bestimmten Voraussetzungen erreichbar war.

Das Verfahren zur Herstellung eines Läufers der bisher beschriebe nen Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das An kerpaket und die Welle in eine Spritzgußform eingelegt, gegenseitig zentriert und ausgerichtet werden, daß dabei das Ankerpaket an sei nen für den Magnetfluß notwendigen isolierungsfreien Flächen ge genüber der Spritzgußform abgedichtet wird, daß in die zur Aufnah me der Wicklungen dienenden Paketnuten Schieber eingeschoben werden, die zu der Begrenzungswand der Paketnuten einen der an gestrebten Isolationsschichtdicke entsprechenden Abstand aufweisen und an den Außenkanten der am Außenumfang des Ankerpaketes of fenen Paketnut unmittelbar am Ankerpaket dichtend anliegen und daß die jeweiligen Zwischenräume zwischen der Spritzgußform und dem Ankerpaket, zwischen der Welle und dem Ankerpaket und zwischen den Schiebern und den Paketnuten mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffmasse ausgespritzt werden.

Hierdurch wird in einem Arbeitsgang nicht nur der Formschluß zwi schen Welle und Ankerpaket hergestellt, sondern es werden auch die Stirnseiten des Ankerpaketes und die Nuten des Ankerpaketes mit einer gleichmäßig dicken Isolierschicht überzogen.

Es ist vorteilhaft, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die isolierenden Naben gleichzeitig mit dem Auffüllen der Zwischen räume angespritzt werden. In gleicher Weise kann der Kollektor gleichzeitig mit den übrigen Teilen des Läufers in die Spritzgußform eingelegt und die Kollektormasse gleichzeitig mit dem Auffüllen der Zwischenräume formschlüssig auf die Welle aufgespritzt werden, wodurch der Kollektor mit der Welle verbunden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Läufer für Elektromoto ren;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Läufer nach Fig. 1;

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt eines ab geänderten Läufers;

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich einer Ankernut; und

Fig. 5 eine Ansicht eines Endes des Läufers in vergrößerter Darstellung.

Entsprechend der Darstellung in der Zeichnung umfaßt ein Läufer für Elektromotoren ein Ankerpaket 1 und eine beidseitig über das Ankerpaket hervorstehende Welle 2. Der Formschluß zwischen dem Ankerpaket 1 und der Welle 2 wird durch eine aus Kunststoff beste hende Isoliermasse 3 bewirkt, die in den Zwischenraum zwischen dem Ankerpaket 1 und der Welle 2 eingespritzt wird. Bei diesem Spritzvorgang werden gleichzeitig isolierende Ansätze nach Art von Naben 4 und 5 angespritzt, die die Welle 2 formschlüssig umgreifen. Diese Naben 4 und 5 sind notwendig, um eine Isolierung der in der Zeichnung nicht dargestellten Wicklung gegenüber der Welle 2 zu erzielen. Diese Wicklung wird um die aus Fig. 2 erkennbaren Stege 6 des Ankerpaketes ausgeführt und befinden sich in den mit 7 be zeichneten Paketnuten. Die Paketnuten 7 sind mit einer gleichmäßi gen Isolierung 8 ausgekleidet, wie dies insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht. Dabei reicht die Isolierschicht 8 bis an die Außenfläche 9 des Ankerpaketes 1, die wegen des auftretenden Magnetflusses frei von einer Isolierung sein muß. Somit sind auch die Begrenzungskan ten des schmalen Spaltes 10 zwischen jeweils benachbarten Anker köpfen 11 mit der Isolierschicht 8 überzogen. Eine weitere Isolier schicht 12 befindet sich an jeder Stirnseite des Ankerpaketes 1. Die se Isolierschicht 12 reicht nicht ganz bis an die Außenkante des An kerpaketes heran, so daß ein geringer, mit 13 bezeichneter ringför miger Bereich an den Ankerköpfen 11 freibleibt.

Alle diese Isolierungen, nämlich 3, 4, 5, 8 und 12, werden in einem Arbeitsgang hergestellt. Hierzu wird das Ankerpaket 1 und die Welle 2 in eine Spritzgußform eingebracht, wobei die äußere Fläche 14 und der äußere ringförmige Bereich 13 des Ankerpaketes abgedichtet an der Spritzgußform anliegen, damit in diesen Bereich kein Kunststoff beim Spritzvorgang eindringen kann. Die Stirnseiten des Ankerpake tes weisen einen der Dicke der Isolierschicht 12 entsprechenden Ab stand zur Spritzgußform auf. In dieser Spritzgußform wird die Welle gegenüber dem Ankerpaket zentriert und ausgerichtet und danach werden in die Paketnuten 7 Schieber eingeschoben, die einen der Dicke der Isolierschicht 8 entsprechenden Abstand zu den Begren zungswänden dieser Paketnut aufweisen. Nach dem Schließen der Form werden dann die so gebildeten Zwischenräume mit elektrisch isolierendem Kunststoff ausgespritzt, wodurch nicht nur der Form schluß zwischen dem Ankerpaket und der Welle 2, sondern auch die Isolierungen 4 und 5 und die Isolierschichten 8 und 12 hergestellt werden.

Bei diesem Herstellungsvorgang kann, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ein Kollektor 15 auf der Welle 2 befestigt werden. Hierbei ist es er forderlich, daß die Spritzgußform entsprechend ausgebildet ist und der Kollektor 15 mit den übrigen Teilen des Läufers in die Spritz gußform eingelegt wird, so daß bei dem Auffüllen der Zwischenräu me die Formmasse 16 des Kollektors mit eingespritzt werden kann, die den Kollektor 15 mit der Welle 2 formschlüssig verbindet.

Fig. 5 zeigt die Ausbildung eines an die Nabe 4 angespritzten Kupplungsteiles 17, das mehrere Klauen 18 aufweist, die für den formschlüssigen Eingriff in ein entsprechend ausgebildetes Kupp lungsteil eines anzutreibenden Teiles, beispielsweise einer Benzin pumpe, dienen. Zur Herstellung dieses Kupplungsteiles 17 ist die Spritzgußform entsprechend ausgebildet.

Claims

1. Läufer für Elektromotoren mit einem Ankerpaket und einer Welle sowie mit einer das Ankerpaket umgebenden Isolierung, da durch gekennzeichnet, daß das Ankerpaket (1) bis auf die für den Magnetfluß notwendigen isolierungsfreien Flächen von einer durch Spritzgießen hergestellten Isolierschicht (3, 4, 5, 8, 12) allseitig umgeben ist und daß die aus Kunststoff bestehende Isolierung (3) zwischen Welle (2) und Ankerpaket (1) den Formschluß zwischen diesen Teilen herstellt.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung zwischen dem aufzubringenden Wickelkopf und der Welle (2) einstückig mit der übrigen Ankerisolierung angespritzt ist und die Welle nach Art einer Nabe (4, 5) an den beiden Stirnseiten des Ankerpaketes (1) formschlüssig umgibt.

3. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Naben (4) an ihrer freien Stirnseite als ein Kupplungsteil (17) für ein anzutreibendes Teil ausgebildet ist.

4. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Kollektor (15) mittels der zur Isolierung des An kerpaketes (1) dienenden Spritzgußmasse formschlüssig mit der Welle (2) durch Spritzgießen verbunden ist, die die Formmasse (16) des Kollektors (15) bildet.

5. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse (16) des Kollektors (15) mit einer der beiden Naben (5) einstückig ausgeführt ist.

6. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektrisch isolierende Kunststoff gegen Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge beständig ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Läufers nach einem der An sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerpaket und die Welle in eine Spritzgußform eingelegt, gegenseitig zentriert und ausgerichtet werden, daß dabei das Ankerpaket an seinen für den Magnetfluß notwendigen isolierfreien Flächen gegenüber der Spritz gußform ab gedichtet wird, daß in die zur Aufnahme der Wicklungen dienenden Paketnuten Schieber eingeschoben werden, die zur der Begrenzungswand der Paketnuten einen der angestrebten Isolations schichtdicke entsprechenden Abstand aufweisen und an den Außen kanten der am Außenumfang des Ankerpaketes offenen Paketnut unmittelbar am Ankerpaket dichtend anliegen und daß die jeweiligen Zwischenräume zwischen der Spritzgußform und dem Ankerpaket, zwischen der Welle und dem Ankerpaket und zwischen den Schiebern und den Paketnuten mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffmasse ausgespritzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7 zur Herstellung eines Läufers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Naben gleichzeitig mit dem Auffüllen der Zwischenräume angespritzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 zur Herstellung eines Läu fers nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor gleichzeitig mit den übrigen Teilen des Läufers in die Spritzgußform eingelegt und die Kollektormasse gleichzeitig mit dem Auffüllen der Zwischenräume formschlüssig auf die Welle aufge spritzt wird, wodurch der Kollektor mit der Welle verbunden wird.