DE2103214B2 - Herstellungsverfahren für einen trägheitsarmen hohlzylindrischen Anker eines Elektromotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Anker eines Elektromotors gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Derartige oder ähnliche Verfahren zur Herstellung von trägheitsarmen Ankern, welche auch als Rotoren bezeichnet weiden, sind bereits durch die GB-PS 714677 und die DE-OS 1438333 bekannt und werden folgend als Stand der Technik kurz erläutert.

Elektromotoren, deren Rotor bzw. Anker während ihres Betriebes sehr schnell beschleunigt und/oder verzögert werden sollen, benötigen Anker mit einer geringen Masse, die dadurch eine kleine Trägheit aufweisen. Diese Eigenschaften haben insbesondere Motoren mit einem rohrförmigen oder glockenförmigen Anker, dessen Wellen- oder Schleifenwicklung aus Leiterbahnen besteht, die nach einem photolithographischen Verfahren erzeugt wurden. Diese Leiterbahnen bilden Windungshälften, die auf den äußeren und den inneren Oberflächen eines aus Isoliermaterial

jo bestehenden Hohlzylinders angeordnet und an ihren Enden durch verschiedene Verfahrensmöglichkeiten zu einer geschlossenen Wicklung verbunden sind. Innerhalb des trägheitsarmen Ankers ist als magnetischer Rückschluß ein stationärer Kern angeordnet,

i^r> um welchen sich der Anker drehen kann.

Solche Elektromotoren mit trägheitsarmem Anker

' werden zum Antrieb von Speicher-Magnetbändern in Datenverarbeitungsgeräten verwendet. Bei derartigen Motoren wird für den Anker und das angetriebene Förderelement eine sehr kurze Beschleunigungszeit und Verzögerungszeit gefordert, welche im Bereich von wenigen Millisekunden liegt. Zur Erfüllung dieser Forderungen werden die Wicklungsleiterbahnen mit großen Stromdichten beansprucht. Da diese trägheitsarmen Anker bei einer solchen kräftigen mechanischen und elektrischen Beanspruchung sich sehr stark erwärmen können, sind Maßnahmen erforderlich, daß die Verbindungsstellen der Leiterbahnen zuverlässig haltbar sind und daß sich die Leiterbahnen

,ο nicht vom Träger aus Isoliermaterial ablösen. Elektromotoren mit trägheitsarmen Ankern werden auch als Stell- bzw. Steuerungsmotoren in schnellwirkenden Regelsystemen gebraucht oder als Antriebselement, wo das anzutreibende Objekt nicht durch eine

-,-, zusätzlich große Ankerfläche belastet werden kann. Diese elektrischen rotierenden Maschinen, vorzugsweise handelt es sich um Kollektormotoren, haben üblicherweise einen Anker mit einer kontinuierlichen, in sich geschlossenen Wellen- oder Schleifen-

_hi) wicklung, die den Betriebserfordernissen entsprechend meistens mehrpolig ausgelegt ist; außerdem können diese Wicklungen ein- oder mehrgängig sein. In der GB-PS 714677 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers von dynamo-elektrischen Ma-

_b5 schinen beschrieben, bei dem auf einer biegsamen Platte aus Isoliermaterial oder Folie, deren Fläche dem abgewickelten Ankerumfang und der Ankerlänge entspricht, auf beiden Oberflächenseiten im

Endbereich schräg abgewinkelte Leiterbahnen erzeugt werden, die durch Punktschweißung oder Lötung an ihrenJEnden zu der gewünschten Wicklung verbunden werden. Ein derartiger Wicklungsträger kann auch aus Isolierplatten bestehen, auf deren Oberseite die Leiterbahnen angeordnet und zu einer Wicklung verbunden sind. Der oder die beiden miteinander verbundenen Wicklungsträger werden in einem folgenden Verfahrensschritt zu Hohlzylindern geformt und auf die Oberfläche eines rotierbaren Eisenkernes geklebt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der GB-PS 714677 werden die aus Isoliermaterial bestehenden Wicklungsträger mit einer Kupferfolie beschichtet, deren Breite größer ist als die Breite des Isoliermaterials, so daß sich zwei überstehende Randbereiche aus Kupfer bilden. In folgenden Verfahrensschritten werden aus der kaschierten Kupferfolie die Wicklungshälften erzeugt, wobei die Kupferüberstände in den Randbereichen schmale Verbindungsfahnen bilden, die, nachdem die Wicklungsträger zu Hohlzylindern geformt sind, durch Tauchlötung miteinander verbunden werden.

Ein anderes Verfahren zum Herstellen von endlosen, elektrischen Wicklungen, das weniger Verbindungsstellen für die Windungen erfordert als die vorstehend erwähnten Herstellungsverfahren, ist aus der DE-OS 1438333 bekannt. Dieses bekannte Fertigungsverfahren betrifft ebenfalls die Herstellu ig von hohlzylindrischen trägheitsarmen Ankern, bei dem die Leiterbahnen auf beiden Seiten eines Hohlzylinders aus Isolierstoff angeordnet sind. Bei diesem Verfahren wird zuerst ein flächenhaftes, durch Randstreifen zusammengehaltenes Leitungsmuster erstellt, das mit einer biegsamen Isolierschicht versehen wird. Anschließend wird diese Isolierschicht zusammen mit den Leiterbahnen derartig gefaltet, daß die Isolierschicht innen liegt und einander gegenüberliegende Leiterbahnen voneinander isoliert bzw. trennt. Das gefaltete Band wird sodann zu einem Hohlzylinder geformt, wobei die Enden des Leiterbandes sich überlappend so miteinander verbunden werden, daß ein in der Längsrichtung geschlossener Hohlzylinder entsteht. In anschließenden Verfahrensschritteti werden die an beiden Endseiten der zylindrischen Isolierschicht in radialer Richtung einander gegenüberliegenden Leiterenden nach dem Abtrennen der Randstreifen durch Tauchlötung miteinander verbunden, so daß sich eine fortlaufende endlose elektrische Wicklung ergibt, die die Gestalt eines Hohlzylinders aufweist.

Die vorstehend kurz beschriebenen und bekannten Herstellungsverfahren für hohlzylindrische trägheitsarme Anker sind in ihrer Fertigung noch zu umständlich, zu aufwendig und für die Massenproduktion noch nicht befriedigend, weil sie noch zu viele Arbeitsschritte erfordern. Nachteilig ist außerdem, daß bei der Herstellung des Hohlzylinders eine in axialer Richtungsich erstreckende Stoß- oder Überlappungsstelle gebildet wird, die zu Verdickungen des Ankers 2;u einer Unrundheit und einer eventuellen Unwucht führen kann, so daß letztlich ein etwas größerer, radialer Ankerluftspalt erforderlich ist, da die derart hergestellten Anker in ihrer Rundheit etwas streuen können. Besonders kritisch ist bei diesen vorstehend erwähnten, bekannten Herstellungsverfahren für trägheitsarme hohlzylindrische Anker die Verbindung der in radialer Richtung gegenüberliegenden Enden der Leiterbahnen, beispielsweise durch Lötung. Wie eineanes bereits erwähnt wurde, werden die Leiter

bahnen mit einer großen Stromdichte beansprucht, und es treten durch die große Beschleunigung, Drehzahl und Verzögerung des Ankers im Betrieb große mechanische Kräfte an den Verbindungsstellen auf, so daß diese sich evtl. lösen können und die hochbeanspruchten Motoren vorzeitig ausfallen.

Für Scheibenläufermotoren, die einen axialen Luftspalt aufweisen und die in bezug zu den vorgerannten trägheitsarmen hohlzylindrischen Ankern ein relativ großes Schwungmoment bzw. eine große Trägheit bei gleicher Leitungsabgabe haben, wurde bereits in dem deutschen Patent 1964253 ein Verfahren zur Herstellung scheibenförmiger Anker mit mehreren Leiterschichten vorgeschlagen, wobei die Windungen der Wicklungen ebenfalls nach photolithographischen Verfahren erzeugt werden. Bei solch einem Scheibenanker, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser eines hohlzylindrischen Ankers mit radialem Luftspalt, erstrecken sich die Windungshälften in radialer Richtung auf den beiden Oberflächenseiten einer Kreisringscheibe, welche als Wicklungsträger dient. Die Enden dieser Wicklungshälften sind am Umfang und im Zentrumsbereich so miteinander verbunden, daß sich eine geschlossene Wicklung ergibt Gemäß diesem älteren Vorschlag wird ein scheibenförmiger, mehrschichtiger Anker durch Zusammenklebung mehrerer Ankerscheiben unter Zwischenfügung von Isolierfolien und durch die Verbindung der Leiterenden gebildet. Die Wicklung einer Ankerscheibe wird dadurch geschaffen, daß auf die Oberflächenseite einer planen, kreisringförmigen Kupferscheibe konzentrisch eine ebenfalls kreisringförmige relativ dünne Isolierschicht aufgebracht wird, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kupferscheibe, so daß sich eine innere und äußere ringförmige Randfläche auf der Kupferscheibe ergibt, welche nicht von Isoliermaterial bedeckt ist. Diese kreisringförmige Isolierschicht wird dann mit einem Kupferüberzug versehen, dessen Dicke dem der Leiterbahnen entspricht und der die ringförmige Isolierschicht vollständig einkapselt und der auch fest mit der kreisringförmigen Kupferscheibe verbunden ist. In diesem, die Isolierschicht umgebenden Kupfermantel wird nach bekannten photolithographischen Verfahren die gewünschte Wicklung derart geätzt, daß die einzelnen Leiterbahnen der Windungen über die am Umfang und im Zentrum der Ankerscheibe sich bildenden Verbindungspunkte der Windungshälften miteinander innig verbunden sind und ein Bestandteil der Leiterbahnen sind.

Das im deutschen Patent 1 964253 vorgeschlagene und vorstehend kurz erläuterte Verfahren beschränkt sich lediglich auf die Herstellung scheibenförmiger Anker eines Axialluftspaltmotors.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein für die Massenproduktion als auch für die Einzelfertigung geeignetes, einfaches, verbessertes und wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung von trägheitsannen hohlzylindrischen Ankern anzugeben, die eine in sich geschlossene Wicklung aufweisen und deren nach einem photolithographischen Ätzverfahren erzeugten Leiterbahnen eine Isolierschicht in axialer Richtung umschl'ngen. Dabei sollten von jeder Windung der Wicklung jeweils eine Windungshälfte als Leiterbahn auf den Oberflächen der tragenden Isolierschicht angeordnet sein, und die Leiterenden der Wicklungshälften sollen während des Herstellungsverfahrens miteinander mechanisch und elektrisch leitend fest

verbunden werden, so daß sich ein Löten, Verschweißen oder ein anderes mechanisches Verbindungsverfahren erübrigt. Die so geschaffene Hohlzylinderwicklung soll die Eigenschaften einer präzisen Rundheit und einen genauen Innen- und Außendurchmesser aufweisen, so daß im Motor nur ein kleiner innerer und äußerer Ankerluftspalt erforderlich ist und sich eine bessere Wirkungsweise der elektrischen Maschine ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im ersten Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale a bis g.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ein dem Innendurchmesser des hohlzylindrischen Ankers entsprechender zylindrischer Dorn, welcher vorzugsweise aus poliertem Stahl besteht und dessen Länge größer ist als die Gesamtlänge des herzustellenden Ankers, auf seiner Mantelfläche mit einer ersten Schicht aus elektrisch gut leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, belegt, wobei die beiden kurzen Endbereiche des Doms von dem Leitermaterial frei bleiben.

Diese erste elektrisch gut leitende Metallschicht ist verhältnismäßig dünn und entspricht in ihrer Dicke den Leiterbahnen für die inneren Windungshälften der Ankerwicklung. Erzeugt wird diese erste metallische Leiterschicht durch eines der bekannten chemischen Verfahren. Anschließend wird auf diese erste gut leitende Metallschicht als Mantel über die gesamte Länge eine damit sich verbindende Isolierschicht aufgebracht, die vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunstharz besteht. Diese stabile Isolierschicht dient beim fertigen Anker als Wicklungsträger.

Bevor nun eine weitere Bearbeitung und Beschichtung des aus der ersten Metallschicht und der damit verbundenen Isolierschicht bestehenden, noch nicht fertigen Ankerkörpers erfolgt, wird die auf dem Dorn haftende Metall-Isolierschicht gelockert, indem der Dorn in axialer Richtung durch die Öffnung einer Matrize getrieben wird. Würde man den hohlzylindrischen Anker in ähnlicher Weise nach dem in dem deutschen Patent 1 964253 vorgeschlagenen Verfahrensschritten herstellen wollen, so dürfte es kaum gelingen, den beinahe fertigen Anker ohne Beschädigung desselben, insbesondere seiner Wicklung, vom Dorn abzuziehen. Bei der Lockerung des auf dem Dorn haftenden Metall-Isolierstoffzylinders. kann dessen Stirnfläche evtl. leicht beschädigt werden, wenn der Dorn durch die Matrize getrieben wird. Jedoch stören die im Endbereich des Metall-Isolierstoffzylinders evtl. auftretenden Verformungen nicht, weil dieser Zylinder langer ist als die Gesamtlänge des Ankers, und außerdem müssen diese überschüssigen Endbereiche des Metall-Isolierstoffzylinders später sowieso entfernt werden.

Nach der Lockerung des Metall-Isolierstoffzylinders auf dem Dorn wird in beiden Randbereichen dieses Metall-Isolierstoffzylinders die Isolierschicht entfernt, so daß die darunterliegende gut leitende Metallschicht sichtbar ist und der Isolierstoffmantel eine Länge aufweist, die der gewünschten Ankerlänge entspricht. Es ist zweckmäßig, wenn auch die beiden Endbereiche des Metall-Isolierstoffzylinders ihre Isolierschicht behalten, so daß der Metall-Isolierstoffzylinder am Umfang zwei ringförmige Streifen enthält, dessen Grundfläche aus dem gut leitenden Metall besteht. In diesen relativ schmalen zylindrischen Randstreifen bilden sich in den folgenden Fertigungsschritten die Verbindungsstellen an d<nn Enden der innerer und äußeren Windungshälften, si daß sich eine ge- > schlossene Wicklung ergibt.

Im nächsten Verfahrensschritt wird nach einer entsprechenden Vorbehandlung die maßhaltig bearbeitete Isolierschicht durch ein chemisches Ausfäll- odei Niederschlagsverfahren mit einer zweiten Schicht gui

¹⁽¹ leitenden Metalls belegt, derart, daß diese mit der ersten leitenden Metallschicht an deren freigelegter Randflächen eine innige Verbindung eingeht. Anschließend wird der als Unterlage dienende Dorn au; dem entstandenen Hohlzylinder entfernt und diesel

i") Hohlzylinder, dessen Oberflächen metallisch sind wird so bearbeitet, daß der genau maßhaltig ist.

Es steht nun ein Hohlzylinder zur Verfügung, dessen innere und äußere Oberfläche vollständig aus einer glatten, elektrisch gut leitenden Metallschicht be-

-<> steht, wobei an den beiden Endbereichen die beider Metallschichten fest und leitend miteinander verbunden sind. Zwischen den Enden des metallisch beschichteten Hohlzylinders ist somit eine Isolierschicht eingeschlossen, die später als Wicklungsträger dient

- > Auf die innere und äußere Oberfläche eines derartig metallisch überzogenen Hohlzylinders wird nun nach bekannten photolithographischen Verfahren das gewünschte Leitungsmuster der zu erstellenden Ankerwicklung aufgebracht. Auf den inneren und äuße-

!" ren Mantelflächen bilden sich geätzte Leiterbahnen, die Windungshälften darstellen, wobei die Enden dei Leiterbahnen über den hohlzylindrischen Isolierkörper hinausragen und innig miteinander verbunder sind. Diese miteinander verbundenen Enden der Lei-

r, terbahnen bilden die sogenannten Wicklungsköpfe Bei diesem Arbeitsgang wird der Hohlzylinder mit einem Phütolack überzogen, und auf der inneren unc äußeren Oberfläche des Hohlzylinders wird jeweils eine, das Leitungsmuster enthaltende, zylindrische Maske angeordnet, wobei deise beiden Masken gegeneinander ausgerichtet werden. Nachfolgend wire das Leitungsmuster auf die Oberflächen des Hohlzylinders aufbelichtet. In einem anschließenden Ätzprozeß wird das zwischen den einzelnen Leiterbahner nicht erforderliche elektrisch leitende Material entfernt, so daß die gewünschte, in axialer Richtung die hohlzylindrische Isolierschicht umschlingende Ankerwicklung und dabei gleichzeitig die Verbindung der Windungshälften gebildet wird.

->(i Aus den vorstehend kurz beschriebenen Verfah rensschritten zur Herstellung von trägheitsarmer hohlzylindrischen Ankern ist ersichtlich, daß diese; erfindungsgemäße Verfahren für Anker mit söge nannten gedruckten Wicklungsleiterbahnen für Mo toren, die einen radialen Luftspalt aufweisen, im Ver gleich zu den bekannten Fertigungsmethoden einfacher, besser und rationeller ist. Die nach diesen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ankei bzw. deren Wicklungen sind maßhaltig genauer, aucl bezüglich der Unwucht, und außerdem wesentlich zuverlässiger, weil zur Verbindung der Leiterbahner keine Lötverbindungen oder mechanischen Falzver bindungen erforderlich sind. Ein Auslöten bzw. Auf brechen der Verbindungsstellen der Leiterbahnei zwischen den inneren und äußeren Windungshälftei ist somit bei einem Anker nicht zu befürchten, dei nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrei erzeugt wurde.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird folgend anhand von Zeichnungen (1 bis 6) ausführlicher beschrieben. Es stellen dar

Fig. 1, 2, 3 und 4 einen Dorn, auf dem durch Niederschlag gewisser Materialien verschiedene Schichten zur Erzeugung eines hohlzylindrischen Ankers erzeugt werden,

Fig. 5 die Teilansicht eines Längsschnittes durch die in Fig. 4 sichtbaren niedergeschlagenen Schichten im Endbereich des Dorn,

Fig. 6 einen fertiggestellten hohlzylindrischen Anker.

Die Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Dorn 10, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen kann, auf dem bereits eine erste leitende Metallschicht 11, die vorzugsweise aus Kupfer besteht, von gleichförmiger Dicke niedergeschlagen wurde. Die Oberfläche des Dorns wurde vor dem Beginn des Niederschlags der ersten Metallschicht gesäubert und poliert, so daß keine Verunreinigungen des niedergeschlagenen Kupfers erfolgen kann. Das Kupfer als erste Metallschicht 11 wird beispielsweise galvanisch auf der Umfangsfläche des Dorns 10 niedergeschlagen, so daß dadurch ein Zylinder erzeugt wird, der sich nicht ganz über die Länge des Dorns 10 erstreckt, wobei in den Endbereichen des Dorns kein Niederschlag von Kupfer erfolgt. Die axiale Länge dieser ersten Metallschicht 11 ist größer als die Gesamtlänge des fertigzustellenden Ankers. Der vorgeschriebene Durchmesser und die Rundheit des Dorns 10 entspricht engen Toleranzen und ist außerdem gleich dem zuverlässigen inneren Durchmesser des fertiggestellten hohlzylindrischen Ankers. Nachdem das Kupfer für die erste Metallschicht 11 fertig niedergeschlagen ist, wird die Oberfläche dieser Metallschicht 11 bearbeitet, so daß auf ihr gut haftend eine Isolierschicht 12, beispielsweise ein Epoxydharz, aufgebracht werden kann. Diese Bearbeitung der ersten Metallschicht 11 kann durch mechanisches Aufrauhen oder eine entsprechende chemische Behandlung erfolgen.

Der Dorn 10 samt der ersten Metallschicht 11 wird nun mindestens in der Länge der Kupferschicht mit Kunstharz umkleidet. Das Kunstharz wird verstärkt mit Glasgewebe oder Glasfasern, und diese Isolierschicht 12 wird z. B. durch die Einwirkung von Wärme und/oder Druck gehärtet.

Der so entstandene Zylinder, der bis jetzt aus dem Dorn 10, der ersten Metallschicht 11 und der Isolierschicht 12 besteht, wird nun bearbeitet, so daß seine Außenfläche genau rund ist und innerhalb der geforderten Toleranzen den gewünschten Durchmesser aufweist. Diese Bearbeitung kann z. B. durch Schleifen geschehen. Der Zylinder in seiner jetzigen maßhaltigen Gestalt ist in der Fig. 2 dargestellt.

Vor der zuletzt genannten Bearbeitung wird der auf dem Dorn 10 haftende, aus der Metallschicht 11 und der Isolierschicht 12 gebildete Zylinder vom Dorn 10 gelöst. Dazu wird der Dorn 10 in axialer Richtung durch die öffnung einer Matrize getrieben, deren Durchmesser geringfügig größer ist, als der Durchmesser des Dorns 10. Der nunmehr gelockerte Metall-Isolierstoffzylinder 11,12 wird jedoch nicht vom Dorn 10 entfernt, sondern lediglich axial verschoben, um die Haftung der Metallschicht 11 auf dem Dorn 10 zu verkleinern.

Im nächsten Verfahrensschritt wird in der Nähe der beiden Enden des Zylinders jeweils ein Streifen der Isolierschicht 12 entfernt, so daß zwei zylindrische Randflächen 13,14 entstehen, deren Grundfläche die erste Metallschicht 11 bildet. Der Abstand zwischen den inneren Rändern 15 und 16 dieser Randflächen

■' 13, 14 ist von der gewünschten Länge des fertigen Ankers abhängig. Das Entfernen der Isolierschicht 12 über den Randflächen 13, 14 kann durch Schleif in oder durch eine andere Bearbeitungsart geschehen. An den beiden streifenförmigen Randflächen 13,14

I" wird somit die Metallschicht 11 bloßgelegt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Um eine gute Haftung der nachfolgend auf der Isolierschicht 12 des vorliegenden Zylinders aufzubringenden zweiten Metallschicht 20, welche ebenfalls aus

ι > Kupfer besteht, zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Oberfläche der Isolierschicht 12 einer Behandlung in gesättigtem KOH etwa 70° C für ca. 30 Min. zu unterziehen. Die Oberfläche der Isolierschicht 12 wird dadurch für einen folgenden Kupferniederschlag vor-

:o bereitet, der die zweite Metallschicht 20 bildet. Diese zweite Metallschicht 20 wird auf bekannte Weise durch chemisches Ausfällen von Kupfer aus einer Lösung erzeugt. Anschließend wird die zweite aus Kupfer bestehende Metallschicht 20 auf die wenigstens

2) für die Leiterbahnen erforderliche Dicke galvanisch verstärkt. Die zweite Metallschicht 20 wird in ihrer Länge so groß gemacht, daß sie nicht nur die Isolierschicht 12 zwischen ihren Enden 15 und 16 bedeckt, sondern auch mindestens die Randflächen 13 und 14,

jo wo sie mit der ersten Metallschicht 11 eine innige Verbindung eingeht. Die zweite Metallschicht 20 kann auch die äußeren Randstreifen der Isolierschicht 12 bedecken. In der Fig. 5 ist ausschnittsweise ein Querschnitt in axialer Richtung im Endbereich durch die bis jetzt hergestellte Zylinderstruktur dargestellt. Aus der Fig. 5 ist ein Teil des Dorns 10, die beiden aus Kupfer bestehenden Metallschichten 11 und 20 und die dazwischen angeordnete Isolierschicht 12 zu erkennen. Die beiden Kupferschichten 11 und 20 bein rühren sich im Bereich der beiden Randflächen 13, 14, und sie verbinden sich mechanisch und elektrisch innig auf der zylinderförmigen Verbindungsfläche 21. Der noch nicht vollständig fertige hohlzylindrische Anker, wie ihn die Fig. 4 zeigt, wird nunmehr vom Dorn 10 abgezogen, indem der Dorn vollständig durch die öffnung der bereits erwähnten Matrize getrieben wird. Dieser Dorn 10 kann nun zur Herstellung weiterer Anker benützt werden.

Nach diesem Verfahrensschritt weist der hohlzylindrische Ankerkörper eine vollständige Kupferummantelung auf. Dieser Ankerkörper besteht aus den an den beiden Verbindungsflächen 21 miteinander verbundenen Metallschichten 11 und 20 und der dazwischen liegenden eingeschlossenen Isolierschicht

12. Aus der Kupferummantelung wird nun nach photolithographischen Verfahren die in sich geschlossene Ankerwicklung hergestellt.

Ein Teil des Musters der Ankerwicklung ist in der Fig. 4 angedeutet. Die in dieser Fig. 4 durchgezoge-

bu nen Leiterbahnen 22 und 23 erstrecken sich auf der Außenseite, und die gestrichelt dargestellten Leiterbahnen 24, 25 und 30 erstrecken sich auf der Innenseite des hohlzylindrischen Ankers. Die langen Mittelteile der Leiterbahnen verlaufen im wesentlichen

es parallel zur Längsachse des hohlzylindrischen Ankers, während die Enden der durch die Leiterbahnen gebildeten Windungshälften in den Bereichen 26 und 27 in einem Winkel zur Längsachse verlaufen, so daß

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eine in sich geschlossene Wicklung gebildet wird.

Die einzelnen Leiterbahnen sind abgewinkelt, bevor die Enden 15 und 16 der Isolierschicht 12 erreicht sind. Unmittelbar am Ende der Isolierschicht 12 erstrecken sich die Leiterenden 31 bis 34 dann wieder in axialer Richtung und bilden außerhalb der Isolierschicht 12 die Verbindungsstellen, welche seitlich voneinander getrennt sind. Diese Verbindungsstellen der Leiterenden 31 bis 34 werden durch die Verbindung der innenliegenden Metallschicht 11 mit der außenliegenden Metallschicht 12 gebildet, wie dies aus der Fig. 5 ersichtlich ist. Während des Herstellungsvorganges der Leiterbahnen für die Ankerwicklung wird überflüssiges Kupfer in der doppelten Metallschicht im Bereich der Randflächen 13 und 14 so weit entfernt, daß nur noch die Teile übrig sind, welche

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die Verbindungsstellen für die Enden 31 bis 34 der Winkungshälften bilden. Die Erzeugung der in sich geschlossenen Ankerwicklung erfolgt in einem photolithographischen Ätzverfahren unter Verwendung von Masken, welche das Leitungsmuster aufweisen. Die Ätzung der inneren und äußeren Kupferschichten wird so ausgeführt, daß die Kupferschichten in ihrer Tiefe völlig durchgeätzt werden, damit zwischen den einzelnen Windungen bzw. den Enden der Leiterbahnen keine Windungsschlüsse verbleiben.

Die Fig. 6 zeigt einen fertigen Anker, der nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erzeugt wurde. Ein spezieller Kollektor ist bei diesem trägheitsarmen Anker nicht erforderlich, da die Bürsten den Anker an jeder beliebigen Stelle, am besten in der Nähe eines der Enden, berühren können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Herstellungsverfahren für einen Anker eines Elektromotors, der aus einer zu einem Hohlzylinder geformten Isolierschicht und einer Wellenoder Schleifenwicklung besteht, deren auf der inneren und äußeren Oberfläche des isolierenden Hohlzylinders angeordnete Windungshälften aus nach einem photolithographischen Ätzverfahren erzeugten Leiterbahnen gebildet werden, die an den Enden des isolierenden Hohlzylinders mit ihren Enden einander gegenüberliegen und miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Belegen eines zylindrischen, dem Innendurchmesser des Ankers entsprechenden Dorn mit einer ersten elektrisch leitenden Metallschicht in einer die Gesamtlänge des Ankers überschreitenden Länge;

b) Belegen dieser ersten Metallschicht auf der ganzen Länge mit einer Isolierschicht;

c) Lockern der Metall-Isolierschicht auf dem Dorn, dadurch, daß der Dorn axial durch die Öffnung einer Matrize getrieben wird;

d) Entfernen der Isolierschicht in den Randbereichen, in denen später die Verbindungsstellen zwischen den inneren und äußeren Leiterbahnen der Windungshälften entstehen;

e) Ausfällen oder Aufdampfen einer zweiten leitenden Metallschicht auf der Isolierschicht und den beiden zylindrischen Randbereichen der ersten Metallschicht, so daß sich in diesen Randbereichen eine innige Verbindung der beiden Metallschichten ergibt;

f) Abziehen des Ankers vom Dorn;

g) teilweise Abtragen der beiden in den Randbereichen miteinander verbundenen Metallschichten nach einem bekannten pohotolithographischen Ätzverfahren derart, daß auf der Isolierschicht die äußeren und inneren Leiterbahnen der Windungshälften entstehen und daß sich deran in radialer Richtung miteinander verbundene Enden durch die Durchätzung der doppelten Metallschicht der Randbereiche bilden.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dorn aus nicht rostendem Stahl verwendet wird und daß auf diesem zur Bildung der ersten Metallschicht Kupfer galvanisch niedergeschlagen wird.

3. Herstellungsverfahrennach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus einem mit Epoxydharz getränkten Glasfasergewebe besteht, daß diese Isolierschicht unter Einwirkung von Wärme und/oder Druck gehärtet und maßhaltig bearbeitet wird und daß ihre Oberfläche und die der ersten Metallschicht zur Verbesserung der Haftung zwischen der Isolierschicht und den Metallschichten mechanisch oder chemisch aufgerauht werden.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht mit einer gesättigten KOH-Lösung bei einer Temperatur von etwa 70° C etwa 30 Minuten behandelt wird.

5. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite aus Kupfer bestehende Metallschicht zuerst durch chemisches Ausfällen von Kupfer aus einer Lösung erzeugt und daß diese dann durch ein galvanisches Verfahren verstärkt wird.