DE2746954A1

DE2746954A1 - Laeufer fuer einen kernlosen elektromotor und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2746954A1
Application number: DE19772746954
Authority: DE
Inventors: Shinya Kosaka; Masaaki Sato
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2746954B2; DE2746954C3; US4164675A

Description

DR. ING. F. WtJESTHOFF 8OOO MÜNCHEN

DH. E. ν. FECHMANN SCHVTEIOERSTRASSE

DR. ING. D. BEHRENS ^m"°" ««β > ββ ao Ol DIPL. ING. R. GOETZ 3 τ««_β8*070

Anmelder: Olympus Optical Company Limited,

43-2, 2-Chome, Hatagaya, Shibuya-Ku, Tokyo, Japan

Titel; "Läufer für einen kernlosen Elektro

motor und Verfahren zu seiner Herstellung"

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DR. ING. F. WtTKSTIIOFF DR.K. ν. PKCIIMANN DR. ING. I). UKHRKNS DIPL. I NG. It. GOKTZ PATENTANWÄLTE

8OOO MÜNCHEN OO SCItWEIOERSTRASSE 2 telefon (08β) eeeOSl TELBX 9 24 070

TELKORAMMK t
PBOTEOTPATENT MCNOHKV

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Läufer für einen kernlosen Elektromotor und Verfahren zu «einer Herstellung

BESGHREIBUNU

Die Erfindung bezieht sich auf einen zur Verwendung bei einem kernlosen Motor bestimmten Läufer mit Läuferspulen, der in bezug auf eine drehbare Läuferwelle ausgewuchtet ist, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Läufers.

Von einem kernlosen Motor, insbesondere einem solchen, der zur Verwendung bei einem kleinen Tonbandgerät bestimmt ist, wird gefordert, daß sich der Läufer gleichmäßig, d.h. mit einer stabilen Geschwindigkeit, dreht. Daher muß ein solcher Läufer in Beziehung zur Läuferwelle dynamisch ausgewuchtet sein. Es ist bereits ein kernloser Motor bekannt, dessen Läufer in der Weise hergestellt wird, daß die Läuferspulen mit Hilfe einer Bauvorrichtung mit der Hand in die gewünschte Lage gebracht werden, woraufhin die so hergestellte Baugruppe in ein Vergußmaterial eingeformt wird, um den Läufer fertigzustellen. Bei diesem Verfahren erweist es sich als äußerst schwierig, eine dynamische Auswuchtung des Läufers zu erreichen.

Zur Berücksichtigung des Standes der Technik wird im folgenden zunächst anhand von Fig. 1 bis 3 eine bekannte Läufer-

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konstruktion sit drei Läuferspulen beschrieben. Fig. 1 zeigt einen kernlosen Motor 1 mit einem Gehäuse 7, zu dem ein hohlzylindrisches Gehäuseteil 6 gehört, an dessen Enden eine obere Stirnwand 5a und eine untere Stirnwand 5b befestigt sind, wobei diese Teile als Magnetjoche zur Wirkung kommen. In die Stirnwände 5a und 5b sind jeweils in der Mitte Lager 8a und 8b für eine Läuferwelle 2 eingebaut. Mit der Läuferwelle 2 ist ein Läufer 4 drehfest verbunden, zu dem gemäß Fig. 6 ein Kommutator 3 und drei Läuferspulen 15a, 15b und 15c gehören. Das untere Snde der Läuferwelle 2 stutzt sich an einer Platte 9 ab, die an der Stirnwand 5b unterhalb des Lagers 8b befestigt ist; nach oben gerichtete, durch die Läuferwelle 2 aufgebrachte Axialkräfte werden dadurch aufgenommen, daß sich die obere Stirnfläche des Kommutators 3 an der unteren Stirnfläche des oberen Lagers 8a Über einen dazwischen angeordneten Abstandhalter 13 abstützt. In das Gehäuse 7 ist ein Magnet 10 derart eingebaut, daß er der Oberseite des Läufers 4 zugewandt ist, und an dem Gehäuseteil 6 sind zwei Kontaktbürsten 11a und 11b befestigt, die mit dem Kommutator 3 zusammenarbeiten.

Der Läufer 4 dieses bekannten kernlosen Motors wird in der nachstehend erläuterten Weise hergestellt. Zunächst wird gemäß Fig. 2 eine Baugruppe 17 dadurch vorbereitet, daß die Läuferwelle 2 mit dem Kommutator 3 mit Hilfe von Klebstoff 12 verbunden wird. Das untere Ende der Baugruppe 17 weist einen Flansch 17a auf. Um die Spulen 15a bis 15c nach Fig. 4 mit der Baugruppe 17 zu verbinden, wird eine Gießvorrichtung 14 benutzt, die gemäß Fig. 3 an ihrer Oberseite eine Aussparung 14a aufweist, welche die gleiche Form hat wie der herzustellende Läufer 4 und die in der Mitte ihres Bodens mit einer Lagebestimmungsöffnung 14b zum Aufnehmen des Flansches 17a der Baugruppe 17 versehen ist. Nach dem Einführen des Flansches 17a in die öffnung 14b werden die Enden der Spulen 15a bis 15c z.B. durch Verlöten mit dem Kommutator 3 verbunden und in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise in die Gießvorrichtung 14 eingelegt. Gemäß Fig. 4 und 5 werden die Spulen aus leitfähigen Drähten oder Bändern ohne Verwendung

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von Spulenkernen hergestellt. Nunmehr wird gemäß Fig. 6 ein Vergußmaterial 40, z.B. ein Epoxyharz, in die Gießvorrichtung 14 gegossen, die erhitzt wird, um alle Teile der Baugruppe miteinander zu verbinden. Nach dem Aushärten des Harzes kann man die gesamte Baugruppe der Gießvorrichtung 14 entnehmen, woraufhin ein Läufer 4 der in Fig. 1 dargestellten Art mit der Läuferwelle 2 und dem Kommutator 3 zur Verfügung steht. Um eine dynamische Auswuchtung des Läufers 4 bezüglich der Läuferwelle 2 zu erreichen, muß man die Spulen 15a bis 15c so in die Gießvorrichtung 14 einlegen, daß zwischen ihnen gleichmäßige Umfangsabstände vorhanden sind und sich eine gleichmäßige Gewichtsverteilung ergibt. Da die Spulen mit der Hand in die Gießvorrichtung eingelegt werden, muß mit äußerster Sorgfalt vorgegangen werden, um die Spulen richtig anzuordnen und jede Verlagerung zu verhindern; daher bedingt dieser Arbeitsschritt einen erheblichen Zeitaufwand· Trotzdem jedoch läßt sich bezüglich der Anordnung der Spulen keine ausreichende Genauigkeit erreichen, so daß der fertige Läufer einen Vuchtungsfehler aufweist, durch den eine gleichmäßige Drehbewegung des Läufers unmöglich gemacht wird.

Um die genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, Führungsstifte zu verwenden, die in der Gießvorrichtung ortsfest angeordnet sind und sich direkt in Eingriff mit den Spulen bringen lassen, um die Lage der Spulen zu bestimmen. Jedoch erweist es sich hierbei als schwierig, die fertig geformte Baugruppe der Gießvorrichtung zu entnehmen, denn das in die Spulen hineinragende Harz wird mit den Führungsstiften verklebt. Wenn der nächste Satz von Läuferspulen an den Führungsstiften angebracht wird, bevor sich die Gießvorrichtung abgekühlt hat, nachdem sie zum Aushärten des Harzes erhitzt wurde, können außerdem die überzüge der Spulenwindungen durch die Führungsstifte beschädigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Läufer für einen kernlosen Motor und ein Verfahren zu seiner Herstellung derart zu schaffen, daß die Entstehung von Unwuchten vermieden wird; ferner soll ein Verfahren geschaffen werden, bei dem die

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Läuferspulen auf Spulenkörpern gewickelt werden, die mit Lagebestimmungsöffnungen versehen sind, welche sich auf zugehörige Lagebestimmungsstifte der Gießvorrichtung aufsetzen lassen, bevor ein Vergußmaterial in die Vorrichtung gegossen wird, um die Teile festzulegen. Weiterhin soll ein Läufer der genannten Art geschaffen werden, bei welchem bei einer Ausgestaltung der Erfindung sowohl die Lagebestimmungsstifte als auch die Lagebestimmungsöffnungen eine sich verjüngende Form haben, um das Aufsetzen der Spulenkörper und das Entnehmen der fertig geformten Baugruppe aus der Gießvorrichtung zu erleichtern.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung eines Verfahrens gelöst, gemäß welchem ein mit einer Läuferwelle fest verbundener Kommutator in der Mitte einer Gießvorrichtung angeordnet wird, woraufhin Läuferspulen um den Kommutator herum angeordnet werden und woraufhin die so hergestellte Baugruppe in ein Kunstharz eingeformt wird. Zu jeder Läuferspule gehört eine Spule, die auf einen Spulenkern gewickelt ist, der Lagebestimmungsöffnungen aufweist. Die Gießvorrichtung ist im Bereich der Läuferspulen mit Führungsstiften versehen, die sich in Eingriff mit den Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkerne bringen lassen. Somit werden während des Formens des Läufers die Läuferspulen durch die Führungsstifte und die öffnungen der Spulenkerne in der richtigen Lage gehalten, so daß man einen unwuchtfreien Läufer erhält.

Gemäß der Erfindung wird jede Beschädigung des Überzugs der Spulenwicklungen beim Entnehmen aus der Gießvorrichtung auf einfache Weise dadurch vermieden, daß die Spulenkerne mit ihren Lagebestimmungsöffnungen auf Lagebestimmungsstifte der Gießvorrichtung aufgesetzt werden können. Somit ist es möglich, die Spulen zuverlässig genau in die richtige Lage gegenüber der Läuferwelle zu bringen, so daß sich eine dynamische Auswuchtung erreichen läßt.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt eines kernlosen Motors mit einem Läufer bekannter Art;

Fig. 2 eine Schrägansicht einer Baugruppe, zu der die in Fig. 1 dargestellte Läuferwelle und der Kommutator gehören;

Fig. 3 eine Schrägansicht einer zur Herstellung des Läufers nach Fig. 1 zu benutzenden Gießvorrichtung;

Fig. 4 und 5 jeweils eine Schrägansicht einer Läuferspule;

Fig. 6 die Draufsicht der Gießvorrichtung nach Fig. 3 mit darin angeordneten Läuferspulen;

Fig. 7 einen axialen Schnitt eines kernlosen Motors mit einem erfindungsgemäß hergestellten Läufer;

Fig. 8 eine vergrößerte Schrägansicht einer der Läuferspulen eines erfindungsgemäßen Läufers;

Fig. 9 eine Schrägansicht eines Spulenkerns;

Fig. 10 eine Schrägansicht einer zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Läufers zu benutzenden Gießvorrichtung.

Fig. 11 eine Schrägansicht der Gießvorrichtung nach Fig. mit darin angeordneten Läuferspulen; und

Fig. 12 den vergrößerten Teilschnitt XII-XII in Fig. 11.

In Fig. 7 ist ein kernloser Motor 16 mit einem erfindungsgemäßen Läufer dargestellt. Bis auf den Läufer 20 ähneln die in Fig. 7 gezeigten Teile weitgehend den anhand von Fig. 1 bis 6 beschriebenen, und einander entsprechende Teile sind jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigen dürfte. Zwar weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der kernlose Motor

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drei Pole und daher auch drei Spulen auf, doch ist die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Läuferspulen beschränkt.

Gemäß Fig. 8 weist eine erfindungsgemäße Läuferspule eine Wicklung 21 auf, die auf einem Spulenkern 24 angeordnet ist, welcher als Formteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein kann. Gemäß Fig. 9 ist der Spulenkern 24 mit zwei Lagebestimmungsöffnungen 27a und 27b versehen, die sich im rechten Winkel zur Hauptebene des Spulenkerns erstrecken und geeignet sind, Führungsstifte 37a und 37b aufzunehmen, mit denen die nachstehend anhand von Fig. 10 zu beschreibende Gießvorrichtung 31 versehen ist.

Die in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung 31 zum Gießen des Läufers 20 weist an ihrer Oberseite eine Aussparung 32 auf, deren Innenform der Außenform des Läufers entspricht, und ist außerdem in der Mitte ihres Bodens mit einer durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Vertiefung 19 versehen. In die Vertiefung 19 wird ein Flansch 18 der Baugruppe 17 eingesetzt, zu der gemäß Fig. 7 die Läuferwelle 2 und der mit Hilfe von Klebstoff 12 damit verbundene Kommutator 3 gehören. Mit den Kommutatorsegmenten des Flansches 18 sind ringsegmentförmige Widerstände 41a bis 41c verbunden, die das Entstehen von Funken verhindern. In den Boden der Aussparung 32 sind paarweise angeordnete Führungsstifte 37a, 37b bzw. 38a, 38b bzw. 39a, 39b eingebaut, die mit Lagebestimmungsöffnungen 27a, 27b bzw. 28a, 28b bzw. 29a, 29b zusammenarbeiten, mit denen die Spulenkerne 24, 25 und 26 versehen sind, um die einzelnen Spulen 21, 22 und 23 in ihrer optimalen Lage festzulegen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeder Spule zwei Lagebestimmungsöffnungen und zwei Führungsstifte zugeordnet, doch könnte man diese Anordnung natürlich auch jeweils durch eine einzige quadratische Öffnung und einen einzigen quadratischen FUhrungsansatz ersetzen. Alternativ könnte man jeweils mehr als zwei Öffnungen und zwei Führungsstifte für

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jede Spule vorsehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Führungsstifte und die Lagebestimmungsöffnungen eine sich verjüngende Form. Beispielsweise sind bei der in Fig. 12 im Schnitt dargestellten Spule 21 die Führungsstifte 37a und 37b beide als konische Führungsstifte ausgebildet, und die Lagebestimmungsöffnungen 27a und 27b haben eine dazu passende konische Form. Gemäß Fig. 12 haben die Stifte 37a und 37b einen größeren Durchmesser als die Öffnungen 27a und 27b, so daß die untere Stirnfläche der Spule 21 in der Vorrichtung 31 in einem Abstand A t von der Aussparung 32 gehalten wird, wenn die Spule mit ihren Öffnungen auf die Stifte aufgesetzt worden ist. Die konische Form der Stifte und der Öffnungen erleichtert den Zusammenbau und gewährleistet eine zuverlässige Lagebestimmung, und der freie Raum auf der Unterseite der Spule 21 ermöglicht es dem Vergußmaterial, diesen Raum auszufüllen, wodurch der Überzug der Spule geschützt wird.

Um den Läufer 20 mit Hilfe der Gießvorrichtung 31 herzustellen, wird zunächst gemäß Fig. 10 der Flansch 18 der Baugruppe 17 in die öffnung 19 innerhalb der Aussparung 32 der Gießvorrichtung eingesetzt. Dann werden die Zuleitungen der Spulen 21 bis 23 mit den zugehörigen Kommutatorsegmenten durch Verlöten oder auf andere Weise verbunden, woraufhin die Spulenkörper 24 bis 26 mit ihren Lagebestimmungsöffnungen 27a bis 29b auf die Führungsstifte 37a bis 39b aufgesetzt werden, wie es in Fig. 11 als Zwischenstadium dargestellt ist. Nunmehr wird auf die Vorrichtung 31 eine nicht dargestellte Schablone in Form einer flachen Platte aufgelegt, und ein Harzvergußmaterial, z.B. ein Epoxyharz, wird in Trichter 33a, 33b und 33c eingegossen. Die gesamte Anordnung wird erhitzt, um das Vergußmaterial auszuhärten; sobald dies geschehen ist, wird die Erhitzung beendet. Nach dem Erstarren des Vergußmaterials wird der fertige Läufer 20 der Gießvorrichtung 31 entnommen. Hierbei werden die Überzüge der Spulenleiter gegen Beschädigung geschützt, da alle drei Spulen auf ihrer Ober- und Unterseite mit dem Vergußmaterial überzogen sind. Somit

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ermöglicht das beschriebene Verfahren, einen Läufer herzustellen, bei dem die Spulen so angeordnet sind, daß der Läufer dynamisch ausgewuchtet ist.

Zwar wird der Läufer gemäß der vorstehenden Beschreibung mit Hilfe eines Gießvorgangs hergestellt, doch ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, das Spritzverfahren anzuwenden.

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Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE

1,1 Läufer für einen kernlosen Elektromotor, der dadurch Hergestellt ist, daß ein mit einer Läuferwelle drehfest verbundener Kommutator in der Mitte einer Gießvorrichtung angeordnet vurde, daß Lauferspulen um den Kommutator herum angeordnet wurden und daß in die Gießvorrichtung ein Kunstharz gegossen vurde, dadurch gekennzeichnet , daß jede Läuferspule (21, 22, 23) auf einen Spulenkörper (24, 25, 26) aufgewickelt ist, der Lagebestimmungsöffnungen (27a, 27b bzw. 28a, 28b bzw. 29a, 29b) aufweist, und daß die zur Herstellung des Läufers (20) benutzte Gießvorrichtung (31) im Bereich der Läuferspulen mit Führungsstiften (37a, 37b bzw. 38a, 38b bzw. 39a, 39b) versehen ist, die in Eingriff mit den Lagebestimnrangsöffnungen der Spulenkerne gebracht wurden, um das Anordnen der Läuferspulen in der richtigen Lage gegenüber der Gießvorrichtung und das Entnehmen des gegossenen Läufers aus der Gießvorrichtung zu erleichtern.
2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkerne und die Führungsstifte der Gießvorrichtung zueinander passend konisch ausgebildet sind.
3. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstifte der Gießform nahe ihrer Basis einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der benachbarten Enden der Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkerne.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Verfahren zum Herstellen eines Läufers für einen kernlosen Elektromotor in der Welse, daß ein mit einer Läufervelle drehfest verbundener Kommutator in der Mitte einer Gießvorrichtung angeordnet wird, daß Läuferspulen um den Kommutator herum angeordnet werden und daß in die Gießvorrichtung ein Kunstharz zum Herstellen eines einstückigen Läufers gegossen wird, dadurch gekennzeichnet daß die Läuferspulen auf getrennten zugehörigen Spulenkernen gebildet werden, die mit Lagebestimmungsöffnungen versehen sind, daß die Gießvorrichtung im Inneren im Bereich der Läuferspulen mit Führungsstiften versehen wird, daß die Läuferspulen in der Gießvorrichtung dadurch festgelegt werden, daß die Spulenkerne mit ihren Lagebestimmungsöffnungen in Eingriff mit den Führungsstiften gebracht werden, und daß danach die Läuferspulen zusammen mit der Läuferwelle und dem Kommutator mit einem Vergußmaterial vergossen werden, so daß ein ausgewuchteter Läufer entsteht.

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