DE2838405C3 - Verfahren zur herstellung eines Ankers für einen Elektromotor und Gussform zur Durchfuerung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers für einen Elektromotor (DE-OS 24 05 013) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Gußform zur Durchführung des Verfahrens.

Bei dem aus der DE-OS 24 05 013 bekannten Verfahren zur Herstellung eines Ankers der eingangs genannten Art werden die Ankerwelle, der Eisenkern und miteinander verbundene Kommutatorsegmente in einem einzigen Arbeitsgang in einer Spritzgußform durch Einspritzen und Verfestigen eines die Zwischenräume ausfüllenden isolierenden Kunststoffes zu einer Einheit verbunden. Die DE-OS 24 05 013 enthält jedoch keinerlei Angaben über die Ausbildung der Form und die anzuwendenden Maßnahmen zur exakt ausgerichteten Festlegung von Ankerwelle, Kommutatorsegmenten und Eisenkern zueinander.

Die FR-PS 12 10 349 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers für elektrische Maschinen, bei welchem man einen mit Kernschlitzen versehenen Eisenkern und eine zur Bildung des Kommutators dienende, mit Innenstegen versehene Ringhülse in einem Abstand voneinander in eine Gußform einsetzt, die sich der zylindrischen Innenfläche des zu erzeugenden Ankers und dessen Außenflächen anschmiegt und so schließt, daß ihre Flächen gegen die Außenränder der Endflächen des Eisenkerns anpressen. Nach Verfestigung des in die Form eingeführten Isoliermaterials wird in den entformten Anker die Ankerwelle eingefügt und die Ringhülse durch Abdrehen oder Anbringung entsprechender Längsschnitte in durch Isoliermaterial getrennte Kommutatorsegmente zerlegt. Diese vorbekannte Arbeitsweise erfordert jedoch eine nachträgliche spanabhebende Bearbeitung des Ankers und ergibt ebenfalls keine exakte Ausrichtung des Eisenkerns relativ zu den Kommutatorsegmenten.

Die GB-PS 8 08 108 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines gewickelten Ankers, bei welchem man zunächst die Wicklungen auf den Eisenkern eines vorgefertigten Ankerrohlings aufbringt, die einzelnen Kommutatorsegmente in Sitzausnehmungen eines vorgefertigten Isolierrings einfügt und mit den zugeordneten Wicklungen leitend verbindet und dann die gesamten Teile in eine offene Form einbringt, die ein Formunterteil mit einer Halterungsausnehmung für das eine Ende der Ankerwelle, ein den Eisenkern umschließendes Formmittelteil und ein die Kommutatorsegmente aufnehmendes oberes Formteil mit breiter Öffnung um die Ankerwelle aufweist. Durch Ausgießen der Form mit flüssigem Kunstharz wird nach dessen Aushärtung der Ankerrohling mit dem Isolierring und den Kommutatorsegmenten zu einem Anker verbunden. Diese bekannte Gußform ist aber nur für aufwendig vorgefertigte Ankerrohlinge mit bereits aufgebrachten Wicklungen brauchbar und zudem dadurch nachteilig, daß sich der Ankerrohling während des Gusses relativ zu den Kommutatorsegmenten unerwünscht in Umfangsrichtung verdrehen kann.

Aus der DE-OS 25 33 557 ist schließlich ein Antriebsmotor mit einem auf einer Motorwelle angeordneten Läuferblech-Paket bekannt, bei welchem zwischen der Motorwelle und dem Läuferblech-Paket eine umständlich gesondert aufgebrachte Wellenisolation vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers für einen Elektromotor der eingangs genannten Art und eine entsprechende Gußform zu schaffen, die eine unaufwendige Fertigung mit exakter Festlegung der einzelnen Elemente gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Merkmale auf.

Die erfindungsgemäße Gußform zur Herstellung eines Ankers der im Oberbegriff des Anspruchs 2 genannten Art ist mit den im Kennzeichen dieses Anspruchs 2 angegebenen Merkmalen ausgestattet.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Gußform sind in den Ansprüchen 3 und 4 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert jegliches Verschieben der Einzelteile des Ankers beim Spritz- und Aushärtvorgang und vermindert dadurch in einfacher und unaufwendiger Weise den Ausschuß. Die Vorteile des Spritzens und Aushärtens in einem Gang bleiben gewahrt, während höchste Maßhaltigkeit und Präzision ohne aufwendige technische Mittel oder zusätzliche Maßnahmen erreicht werden.

Im folgenden werden vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Ankers ohne Ankerwicklung,

Fig. 2 einen Teilschnitt des Ankers in einer Gußform,

Fig. 3 einen Querschnitt eines Eisenkerns,

Fig. 4 einen Querschnitt eines Kommutators,

Fig. 5a ein Kommutatorsegment und

Fig. 5b einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 5a.

Fig. 1 zeigt einen Anker mit einer Ankerwelle 1, einem Eisenkern 2, einem Kommutator 3 und einem verfestigten Isoliermittel 4. Der Anker besitzt eine Doppelisolierung, die die Ankerwelle 1 vom Eisenkern 2 und gleichzeitig vom Kommutator 3 sowie die einzelnen Kommutatorsegmente voneinander isoliert, dabei die Ankerwelle 1, den Eisenkern 2 und den Kommutator 3 zu einer formstabilen Baueinheit verbindet und ferner die Segmente und die Endflächen des Eisenkerns 2 isoliert.

Fig. 2 zeigt eine Gußform mit einem Formunterteil 5 und einem Formeinsatzteil 6 zur Halterung von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend im Preßsitz in die innere Umfangsfläche eingesetzten Kommutatorsegmenten. Das Formeinsatzteil 6 und ein Klemmring 7 werden innerhalb des Formunterteils 5 angeordnet. Ein Formmittelteil 8 wird dann, wie dargestellt, auf das Formunterteil 5 aufgesetzt, worauf die Ankerwelle 1 und der Eisenkern 2 in das Formunterteil 5 und das Formmittelteil 8 der Gußform eingesetzt werden. Nachfolgend aufgesetzte Formoberteile 9 und 10 vervollständigen die Gußform, in welche die Ankerwelle 1, der Eisenkern 2 und die Kommutatorsegmente 30 so eingesetzt sind, daß auch zwischen den Endflächen des Eisenkerns 2 und den Formteilen 6 und 9 jeweils ein Ringspalt frei bleibt. Ein flüssiges Isoliermittel wird danach unter vorgegebenem Druck in die auf einer geeigneten Temperatur gehaltene Gußform eingeführt, um die Zwischenräume zwischen der Form und den Ankerbauteilen auszufüllen. Die Gußform bleibt für eine vorgegebene Zeit stehen, in der das Isoliermittel aushärtet. Das ausgehärtete Isoliermittel isoliert die einzelnen Bauteile voneinander und verbindet sie gleichzeitig zu einer einstückigen formstabilen und maßhaltigen Einheit. Anschließend wird dann die Gußform geöffnet und der verfestigte Anker entnommen, auf welchen dann zur endgültigen Fertigstellung die Ankerwicklungen aufgebracht werden.

Unter Isoliermittel ist hier eine zum Spritzgießen etc. geeignete Formmasse oder ein Gießharz zu verstehen. Geeignete Formmassen sind beispielsweise hitzehärtbare Harze, deren thermische und mechanische Eigenschaften den vorliegenden Anforderungen genügen und die im wesentlichen aus Phenolharz, ungesättigtem Polyesterharz, Epoxydharz oder dergleichen bestehen können. Für Motoren mit mäßigen Belastungen während des Betriebes sind thermoplastische Harze, wie z. B. gesättigtes Polyesterharz, Polyamidharz oder Polyphenylenoxidharz, besonders vorteilhaft, weil diese zum Spritzgießen besser geeignet sind. Brauchbar sind auch Gießharze, die überwiegend aus Epoxydharz bestehen, während Urethanharz, welches verhältnismäßig schnell aushärtet, besonders vorteilhaft ist.

Fig. 2 zeigt eine Spritzgußform. Das durch einen Spritzkanal 11 eingeführte Isoliermittel 4 fließt über einen Einspritzring 12 und eine Einspritzrinne 13 in den Forminnenraum und bildet Isolierschichten 4 a und 4 c auf der Außenfläche der Ankerwelle 1 und eine Isolierschicht 4 b zwischen der Ankerwelle 1 und dem Eisenkern 2. Gleichzeitig verbindet das Isoliermittel 4 die voneinander isolierten Kommutatorsegmente 30 mit einer zwischen diesen und der Ankerwelle 1 ausgebildeten Isolierschicht 4 d. Das Isoliermittel verbindet so die in die Spritzgußform eingesetzten Bauteile zu einem einstückigen, formstabilen Körper. Ferner verbindet das Isoliermittel die den Eisenkern 2 bildenden Segmente durch beim Spritzvorgang ausgebildete Isolierschichten 4 e und 4 f an den Endflächen des Eisenkerns 2 und bildet Isolierschichten 4 g in den Kernschlitzen.

Fig. 3 zeigt das Formmittelteil 8 zur Ausbildung der Isolierschichten 4 g in den Kernschlitzen. Der Eisenkern 2 ist durch zwischen dem oberen Ende des Formeinsatzteils 6 und dem unteren Ende des Formoberteils 9 festgeklemmte Zähne 2 a axial unverschiebbar und in Umfangsrichtung durch Formvorsprünge 8 a unverdrehbar, die von der inneren Umfangsfläche des Formmittelteils 8 vorstehen und zwischen die Zähne 2 a des Eisenkerns 2 eingreifen. Über die Formvorsprünge 8 a hinaus sich radial einwärts erstreckende Formvorsprünge 14 ragen in die Kernschlitze, so daß Isolierschichten 4 g vorbestimmter Dicke zur Isolierung der geschlitzten Kernteile über den Außenflächen der Formvorsprünge 14 ausgebildet werden können. Die Formvorsprünge 14 können am Formeinsatzteil 6 oder am Formoberteil 9 vorgesehen sein.

Fig. 4 zeigt das Formeinsatzteil 6 und den Klemmring 7. Die Kommutatorsegmente 30 stehen mit Stegbereichen in Klemmverbindung mit der inneren Umfangsfläche des Formeinsatzteils 6, während ihre Fußteile 30 a radial einwärts zur Mittelachse der Form gerichtet sind. Das Formeinsatzteil 6 besteht aus zwei zusammenpassenden Teilen 6 a, 6 b, die durch den Klemmring 7 fest miteinander verbunden sind. Wenn die zylindrisch zusammengefügten Kommutatorsegmente 30 in der Form zu einem festen Körper vergossen sind, wird das Formeinsatzteil 6 entfernt.

In Fig. 5a und 5b ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kommutatorsegmentes 30 gezeigt. Das Stegteil 30 b des Kommutatorsegmentes ist mit Ausschnitten versehen, damit das Isoliermittel die Zwischenräume ausfüllt, so daß die benachbarten Segmente einander nicht an den Stegteilen 30 b berühren, wenn die Enden der Ankerspulen mit dem Kommutator verbunden werden. Eine Nut 30 c kann an der Stirnseite der Segmente vorgesehen sein.

Als Kommutatorsegmente eignen sich alle für die Herstellung des Kommutators 3 eines Ankers verwendbaren Segmente, die mit der Ankerwelle zu einer geschlossenen Einheit verbunden werden können. Sie werden in Form einzelner, unabhängiger Kommutatorsegmente 30 unter Einfügung von Glimmerscheiben oder entsprechenden Isolierlamellen zwischen den einzelnen Segmenten im Preßsitz in dem Formeinsatzteil 6 festgelegt und so vergossen.

Zur Erzielung einer besonders guten Haftung zwischen der Ankerwelle 1 und der aufgebrachten Isolierschicht 4 a bis 4 d kann die Wellenoberfläche geriffelt, mit Kerben versehen oder unter Verwendung eines Phosphats durch Parkerisieren beschichtet werden. Zum gleichen Zweck und zur Erhöhung der Festigkeit kann die Ankerwelle 1 beispielsweise durch Nitrieren gehärtet werden.

Der Eisenkern kann Segmente in Form übereinandergelegter Eisenblechlamellen aufweisen, die jedoch nicht mit Bolzen oder durch Schweißen miteinander verbunden werden müssen. Die Blechlamellen können zur Vorfertigung des Eisenkerns 2 beispielsweise in einem Bereich Kernben und Vorsprünge aufweisen, die beim Zusammenfügen miteinander in Eingriff kommen. Die passend zusammengefügten Eisenblechlamellen werden dann durch das Isoliermittel zu einem festen Körper verbunden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Ankers für einen Elektromotor, bei welchem man die Ankerwelle, die Kommutatorsegmente und einen Eisenkern mit zwischen radialen Zähnen liegenden Kernschlitzen jeweils voneinander beabstandet in einer Form axial unverschiebbar festlegt, in die Form ein flüssiges Isoliermaterial einführt und darin zu einem alle Teile einstückig verbindenden Isolierkörper verfestigt, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) mehrere einzelne Kommutatorsegmente (30) mit zwischengefügten Isolierlamellen zu einem Zylinder zusammenfügt und so im Preßsitz in einem Formeinsatzteil (6) in der Form festlegt, indem das Formeinsatzteil (6) innerhalb eines Formunterteils (5) angeordnet wird,
• b) dann ein Formmittelteil (8) auf das Formunterteil (5) aufsetzt und die Ankerwelle (1) und den Eisenkern (2) in das Formunterteil (5) bzw. in das Formmittelteil (8) einsetzt,
• c) den Eisenkern (2) in der Form durch zwischen seine radialen Zähne (2 a) eingreifende Formvorsprünge (8 a) unverdrehbar festlegt, wobei mit vorbestimmtem Abstand in die Kernschlitze ragende Formvorsprünge (14) die Bildung von Isolierschichten an den Kernschlitzwänden ermöglichen, und
• d) die Zähne (2 a) zwischen dem Formeinsatzteil (6) und einem Formoberteil (9) axial haltert.

2. Gußform zur Herstellung eines Ankers für einen Elektromotor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welchem die Ankerwelle (1), der Eisenkern (2) und der Kommutator (3) in Abständen voneinander in ein verfestigtes Isoliermaterial (4) eingebettet sind, das den Eisenkern (2) auch an den Innenflächen der Kernschlitze überdeckt, wobei die Form ein Formunterteil mit einer Halterungsausnehmung für ein Ende der Ankerwelle, ein den Eisenkern umschließendes Formmittelteil und ein oberes Formteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) auf dem Formunterteil (5) ein Formeinsatzteil (6) zur Halterung der darin im Preßsitz umschlossenen, zylindrisch zusammengefügten Kommutatorsegmente (30) angeordnet ist,
• b) das Formmittelteil (8) radial zwischen die Zähne (2 a) des Eisenkerns (2) eingreifende Formvorsprünge (8 a) und mit vorbestimmten Abstand in die Kernschlitze des Eisenkerns (2) ragende Formvorsprünge (14) aufweist und
• c) das obere Formteil (9, 10) mit einem Spritzkanal (11) und einer Halterungsausnehmung für das andere Ende der Ankerwelle (1) versehen ist und unterseitig die Zähne (2 a) des Eisenkerns (2) zwischen sich und dem die Kommutatorsegmente (30) aufnehmenden Formeinsatzteil (6) haltert.

3. Gußform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formeinsatzteil (6) aus zwei durch einen Klemmring (7) zusammengehaltenen Teilen (6 a, 6 b) besteht.

4. Gußform nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkanal (11) und die Halterungsausnehmung für das obere Ende der Ankerwelle (1) in einem auf dem Formoberteil (9) aufliegenden Deckelteil (10) angeordnet sind.