DE2746954B2

DE2746954B2 - Verfahren zur Herstellung eines Läufers fur einen kernlosen Elektromotor

Info

Publication number: DE2746954B2
Application number: DE2746954A
Authority: DE
Inventors: Shinya Tama Kosaka; Masaaki Hachioji Sato
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1979-06-13
Also published as: DE2746954C3; DE2746954A1; US4164675A

Description

45

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zar ^x Herstellung eines Läufers für einen kernlosen Elektromotor, bei dem ein mit einer Läuferwelle drehfest verbundener Kommutator in dei Mitte einer Gießvorrichtung angeordnet wird, Läuferspulen um den Kommutator herum angeordnet werden und in die Gießvorrichtung ein Kunstharz gegossen wird.

Von einem kernlosen Elektromotor wird gefordert, daß er sich gleichmäßig, d. h. mit einer stabilen Drehgeschwindigkeit, drehen kann. Diese Forderung ist besonders schwierig bei kleinen kernlosen Elektromotore η zu erfüllen, wie sie beispielsweise in kleinen Tonbandgeräten, z. B. Handdiktiergeräten oder Handkassettenrekordern, verwendet werden. Der Läufer muß bezüglich der Läuferwelle dynamisch ausgewuchtet sein.

Es hat sich als schwierig erwiesen, mit dem eingangs genannten bekannten Verfahren dynamisch ausgewuchtete Läufer herzustellen, da die Läuferspulen von Hand in die Gießvorrichtung eingelegt wurden. Das bekannte Herstellungsverfahren, angewendet auf einen Läufeir ^x mit drei Läuferspulen, sei zur Verdeutlichung der Schwierigkeiten zunächst anhand der F i g. 1 bis 6 erläutert.

F i g. 1 zeigt einen kernlosen Motor 1 mit einem Gehäuse 7 aus einem zylindrischen Gehäuseteil 6, einer oberen Stirnwand 5a und einer unteren Stirnwand 5ά Diese Gehäuseteil): wirken als Magnetjoch. In die Stirnwände 5a und üb sind jeweils in der Mitte Lager ta und 8b für eine Läuferwelle 2 eingesetzt, mit welcher ein Läufer 4 drehfest verbunden ist, der gemäß F i g. 6 einen ^w Kommutator 3 und drei Läuferspulen 15a, 156 und 15c aufweist. Das untere Ende der Läuferwelle 2 stützt sich an einer Lagerplatte 9 ab, die in einer Aussparung der unteren Stirnwand 5b unterhalb des Lagers Sb befestigt ist. Diese Platte 9 wirkt als Drucklager für nach unten gerichtete Axialkräfte. Nach oben gerichtete, durch die Läuferwelle 2 aufgebrachte Axialkräfte werden dadurch aufeenommen. daß sich die obere Stirnfläche des Kommutators 3 an der unteren Stirnfläche des oberen Lagers Sa über einen dazwischen angeordneten Abstandhalter 13 abstützt. In das Motorgehäuse 7 ist ein Magnet 10 derart eingebaut, daß er der Oberseite des Läufers 4 zugewandt ist Am zylindrischen Gehäuseteil 6 sind zwei Kontaktbürsten 11a und 1 Ib befestigt, die mit dem Kommutator 3 zusammenwirken.

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 einer Klebstoffschicht 12 drehfest verbunden wird Das untere Ende der Baugruppe 17 weist einen Flansch 17a auf. Um die Spulen 15a bis 15c nach F i g. 4 mit der Baugruppe 17 zu verbinden, wird eine Gießvorrichtung bzw. eine Gießform 14 verwendet, 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 146 zum Aufnehmen des Flansches 17a der Baugruppe 17 versehen ist Nach dem Einsetzen des Flansches 17a in die Öffnung 14Z) werden die Enden der Spulen 15a bis 15c; z.B. durch Verlöten, mit dem Kommutator 3 verbunden und in der aus F i g. 6 ersichtlichen Weise in die Gießvorrichtung 14 eingelegt Gemäß F i g. 4 und 5 werden die Spulen aus leitfähigen Drähten oder Bändern ohne Verwendung von Spulenkörpern hergestellt Nunmehr wird gemäß Fig.6 ein Vergußmaterial 40, ζ. B. ein Epoxydharz, 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 fertiggestellt ist.

Um eine dynamische Auswuchtung des Läufers 4 bezüglich der Läuferwelle 2 zu erreichen, muß man die Spulen 15a bis 15c so in die frießvorrichtung 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 hat sich gezeigt, daß auch bei größter Sorgfalt die wünschenswerte Genauigkeit nicht erreichbar ist, so daß der fertige Läufer einen Wuchtungsfehler aufweist, der eine gleichmäßige Drehbewegung des Läufers unmöglich macht.

Um die genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, könnte man Führungsstifte verwenden, die in der Gießvorrichtung ortsfest angeordnet sind und sich direkt in Eingriff mit den Spulen zur Lagebestimmung bringen lassen. In diesem Falle würde es jedoch schwierig sein, die fertige Baugruppe, d. h. den Läufer der Gießvorrichtung zu entnehmen, denn das in die Spulen hineingelaufene Harz wird mit den Führungsstiften verklebt. Wenn der nächste Satz von Läuferspulen auf die Führungsstifte aufgesetzt 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, das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung eines Läufers für einen kleinen kernlosen Motor zu schaffen.

mit dem sich zumindest weitgehend dynamisch ausgewuchtete Läufer herstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung beim eingangs genannten Verfahren vor, daß jede Läuferspule auf einen Spulenkörper aufgewickelt wird, der Lagebestimmungsöffnungen aufweist, und daß die Gießvorrichtung im Bereich der Läuferspulen mit Führungsstiften versehen wird, die in Eingriff mit den Lagebestimmunesöffnungen der Spulenkörper gebracht werden. Auf diese Weise lassen sich unwuchtfreie Läufer herstellen. Jede Beschädigung der Isolierung der Spulenwicklungen beim Entnehmen aus der Gießvorrichtung wird vermieden. Die Spulenkörper lassen sich zuverlässig genau in die richtige Lage gegenüber der Läuferwelle bringen.

Die Arbeit ist erleichtert, wenn die Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkörper und die Führungsstifte der Gießvorrichtung zueinander passend konisch ausgebildet werden, weil dann das Aufstecken der Spulen und das Lösen des Läufers aus der Gießvorrichtung leichter vonstatten geht. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die FührungsF-ifte der Gießvorrichtung nahe ihrer Basis mit einem Durchmesser ausgebildet werden, Jer größer ist als der Durchmesser der benachbarten Enden der Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkörper, um letztere vollständig in Kunstharz einzubetten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

F i g. 7 einen Axialschnitt eines kernlosen Motors mit einem erfindungsgemäß hergestellten Läufer,

Fig.8 eine vergrößerte Schrägansicht einer der Läuferspulen des Läufers nach F i g. 7,

F i g. 9 eine Schrägansicht eines Spulenkörpers der Spule nach F i g. 8,

Fig. 10 eine Schrägansicht einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu benutzenden Gießvorrichtung,

Fig. 11 die Gießvorrichtung nach Fig. 10 mit darin angeordneten Läuferspulen und

Fig. 12 einen vergrößerten Teilschnitt XII-XlI in Fig. 11.

In Fi g. 7 ist ein kernloser Motor 16 mit erfindungsgemäß hergestelltem Läufer 20 dargestellt, dessen Teile weitgehend denen des bekannten, anv.and der F i g. 1 bis 6 beschriebenen Motors entsprechen, weshalb diese mit gleichen Bezugszahlen versehen sind und auf eine erneute Beschreibung verzichtet ist Zwar weist bei dem dargestellten Ausfühmrigr.beispiel der Motor 16 bzw. der Läufer 20 drei Pole und daher auch drei Läuferspulen auf, doch isi die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Läuferspulen beschränkt.

Gemäß F i g. 8 weist die Läuferspule eine Wicklung 21 auf, die auf einen Spulenkörper 24 aufgewickelt ist, welcher als Kunststofformteil hergestellt wird. Gemäß F i g. 9 ist der Spulenkörper 24 mit zwei Lagebestimmungsöffnungen 27a und 27b versehen, die sich im rechten Winkel zur Hauptebene des Spulenkörpers erstrecken und POhrungsstifte 37a und 376 aufnehmen können, die in der nachstehend anhand von Fig. 10 zu beschreibenden Gießvorrichtung 31 vorgesehen sind.

Diese weist an ihrer Oberseite eine Aussparung 32 auf, deren Innenform der Außenform des herzustellenden Läufers entspricht, und außerdem in der Mitte ihres Bodens eine durch eine , estrichelte Linie angedeutete Vertiefung 19. In diese Vertiefung wird ein Flansch 18 der Baugruppe 17 eingesetzt, zu der gemäß F i g. 7 die Läuferwelle 2 und der mit Hilfe einer Klebstoffschicht 12 damit drehfest 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 ferner paarweise angeordnete Führungsstifte 37a, 37Zj bzw. 38a, 386 bzw. 39a, 396 eingebaut, die mit Lagebestimmungsöffnungen 27a, 276 bzw. 28a, 286 bzw. 29a, 29b in den Spulenkörpern 24, 25 und 26 zusammenwirken, um die einzelnen Läuferspulen 21, 22, 23 in ihrer optimalen Lage festzulegen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeder Läuferspule zwei Lagebestimmungsöffnungen und zwei Führungsstifte zugeordnet worden, doch könnte man diese Anordnung natürlich auch jeweils durch eine einzige quadratische öffnung und einen einzigen quadratischen Führungsansatz ersetzen, so daß die Winkelstellung der Spulenkörper eindeutig festgelegt ist. Alternativ könnte man jewent, mehr als zwei öffnungen und zwei Führungsstifte für jede Läuferspule vorsehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Führungsstifte und die Lagebestimmun^söffnungen jeweils eine sich konisch verjüngende Form. Bei der in Γ-ig. 12 im Schnitt dargestellten Läuferspule 21 sind die Führungsstifte 37a und 376 beide als konische Führungsstifte ausgebildet; 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 276, so daß die untere Stirnfläche der Läuferspule 21 in der Gießvorrichtung 31 in einem Abstand Δ t von der Aussparung 32 gehalten wird, wenn die Läuferspule mit den Lagebestimmungsöffnungen ihres Spulenkörpers auf die Führungsstifte aufgesetzt worden ist. Die konische Form der Stifte und der öffnungen erleichtert den Zusammenbau und gewährleistet eine zuverlässige Lagebestimmung. Der freie Raum auf der Unterseite der Läuferspule 21 ermöglicht es dem Vergußmaterial bzw. Gießharz, diesen Raum auszufüllen, um so einen geschlossenen Schutz der Läuferspulen zu gewährleisten.

Bei der Herstellung des Läufers 20 mit Hilfe der Gießvorrichtung 31 wird zunächst gerneß Fig. 10 der Flansch 18 der Baugruppe 17 in die Vertiefung 19 innerhalb der Aussparung 32 der Gießvorrichtung 31 eingesetzt. Dann werden die Zuleitungen der Läuferspulen 21,22 und 23 mit den zugehörigen Kommutatorsegmenten durch Verlöten oder auf andere Weise verbunden, woraufhin die Spulenkörper 24, 25 und 26 mit ihren Lagebestimmungsöffnungen 27a bis 296 auf die Führungsstifte 37a bis 396 aufgesetzt werden, wie es in F i g. Ί1 als Zwischenstadium dargestellt ist. Nunmehr wird auf die Gießvorrichtung 31 eine nicht dargestsllte Schablone in Form einer flachen Platte aufgelegt und ein Gießkunstharz, z. El. Gießepoxyharz, über Trichter 33a, 336 und 33c eingegossen. Die gesamte Vorrichtung wird dann erhitzt, "m das Gießharz auszuhärten. Nach dem Erstarren des Gießharzes wird der fertige Läufer 20 der Gießvorrichtung 31 entnommen. Hierbei sind die Isolationsüberzüge der Spulenwindungen gegen Beschädigung geschützt, da alle drei Läuferspulen auf ihrer Ober- und Unterseite rmit dem Gießharz überzogen sind. Der hergestellte Läu^r*r ist dynamisch ausgewuchtet.

Das Einbringen des Kunstharzes in die Gießvorrichtung kann statt durch Gießen auch durch Spritzen erfolgen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Läufers für einen kernlosen Elektromotor, bei dem ein mit einer Läuferwelle drehfest verbundener Kommutator in der Mitte einer Gießvorrichtung angeordnet wird. Läuferspulen um den Kommutator herum angeordnet werden und in die Gießvorrichtung ein Kunstharz gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Läuferspule auf einen "> Spulenkörper aufgewickelt wird, der Lagebestiinmungsöffnungen aufweist, und daß die Gießvorrichtung im Bereich der Läuferspulen mit Führungsstiften versehen wird, die in Eingriff mit den Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkörper ge- ^|5 bracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkörper und die Führungsstifte der Gießvorrichtung zueinander passend konisch ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstifte der Gießvorrichtung nahe ihrer Basis mit einem Durchmesser ausgebildet werden, der größer ist als der Durchmesser der benachbarten Enden der Lagebestimmungsöffnungen der Spulenkörper.