DE3024675C2 - Verfahren zur Herstellung der Polbleche einer elektrischen Maschine in Klauenpolbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der Polbleche einer elektrischen Maschine in Klauenpolbauart gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1; ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 18 524 bekannt.

Bei dem bekannten, für die Fertigung von Statoren von Zweiradlichtmaschinen vorgesehenen, Verfahren entstehen die Polzähne bei Verwendung von, z. B. durch Ziehen hergestellten. Eisenblechschalen durch Vorschneiden dieser Eisenblechschalen bis in die Mantelfläche hinein und anschließendes Ausstanzen aus dem Schalenboden sowie hiernach folgendem zweimaligen Abbiegen oder Ziehen bis zu einer Länge, bei der durch Anpassung an die Breite der Wicklung in axialer Richtung günstigste Induktionsverhältnisse erzielbar sind.

Zur Herstellung eines Synchronkleinmotors in Klauenpolbauart ist es weiterhin bekannt (DE-AS 13 7807), die Polzähne der Ständerpolbleche durch Ausstanzen und Umbiegen zungenförmiger Streifen aus der ebenen Polblech-Platine zu bilden. Die maximal mögliche Polzahnlänge ist im wesentlichen durch den Außendurchmesser der ebenen Polblech-Platine und durch den Ausstanzvorgang der Polzähne vorgegebene Fertigungsforderiingen begrenzt. Zur weiteren Steigerung des Motormomentes hat man bisher bei Synchronkleinmotoren, insbesondere Schrittmotoren, mehrere, auf die gleiche Welle arbeitende Ständersysteme der vorgenannten Art axial hintereinander geschaltet Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Synchronkleinmotoren, insbesondere Schrittmotoren in Klauenpolbauart, auf fertigungstechnisch einfache und zuverlässige Weise ohne Hinzufügen weiterer kompletter Ständersysteme die Leistungsausbeute des Motors

ίο zu erhöhen; derartige Motoren sollen insbesondere zum Einsatz für Positionierantriebe in der Bürotechnik geeignet sein, bei denen aufgrund der spezifischen Beschleunigungs- und Bremsvorgänge hohe Motormomente bei möglichst kleinen Rotorträgheitsmomenten verlangt werden. Dies bedingt insbesondere auch, daß die Motoren zuverlässig gefertigt sind und in jedem Fall die verlangten spezifischen BeschleunigungsundBremswerte liefern können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale eines jeden der drei nebengeordneten Patentansprüche möglich. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann auf mehrere aufeinanderfolgende, im eingangs genannten bekannten Fall unbedingt notwendige Fertigungsschritte verzichtet werden, da die Polzähne lediglich durch Freistanzen aus der entsprechend der gewünschten Polzahnlänge beim Tiefziehen gestreckten Mantelfläche gewonnen werden

jo und beim Tiefziehen bereits weitgehend in ihre endgültige Lage gebracht werden; dabei kann auch gleichzeitig ihre richtige Position, insbesondere relativ zueinander, auf einfache Weise sichergestellt werden, da ihre späteren freien Enden während der Formung und

j5 Ausstanzung zunächst noch durch den Topfboden verbunden sind, der erst abschließend weggestanzt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematisch dargesteller Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 den gesamten Motor mit seinen wesentlichen Bauteilen in einer perspektivischen »Expiosions«-Darstellung,

Fig.2 eine ebene Polblech-Platine mit vier in üblicher bekannter Weise gestanzten Polzähnen,

Fig.3 in einem Schnittbild das bekannte Polblech gemäß F i g. 2 nach dem Hochbiegen der Polzähne,

F i g. 4 das Poiblech gemäß F i g. 2 nach einem axialen Verlängern der Polzähne durch Strecken, Fig.5 bis 7 einen erfindungsgemäßen Herstellungsablauf der Polzähne aus einem in Form eines kegelstumpfförmigen Topfes tiefgezogenen Polblechteil mit anschließendem Stanzen und axialen Richtbiegen der Zähne,

Fig. 8 bis 10 einen weiteren erfindungsgemäßen Herstellungsablauf der Polzähne aus einem in Form eines zylinderförmigen Topfes tiefgezogenen Polblechteil mit anschließendem Ausstanzen des Topfbodens und der Polzahnlücken,

Fig. 11 bis 13 einen weiteren erfindungsgemäßen Herstellungsablauf der Polzähne aus einem in Form eines kegelstumpfförmigen Topfes tiefgezogenen Polblechteil mit vorherigem Ausstanzen der Polzahnlücken und nach dem Tiefziehen sich anschließendem Ausstan-

b"> zen des Topfbodens und axialen Richtbiegen der Zähne. Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bauteile eines Schrittmotors in Klauenpolbauart mit zwei Statorsystemen in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse 7. In das

gemeinsame zylindrische Gehäuse 7 werden bei der Montage von der linken vorderen Stirnseile ein erstes Ständersystem 3, 8, 3 und von der hinteren rechten Stirnseite ein zweites Ständersystem 3,9,3 eingesteckt, der dauermagnetische Läufer 10 eingebracht und anschließend das Gehäuse 7 beidseitig durch je einen Lagerdeckel 1 bzw. 6 geschlossen, wobei die Welle des Motorläufers 10 in Lagern 12 bzw. 62 der Lagerdeckel 1 bzw. 6 gelagert ist. Jedes Ständersystem 3,8,3 bzw. 3,9, 3 besteht aus je zwei Polblechen 3 mit axial gegeneinander abgewinkelten Polzähnen. Die Polbleche eines Ständersystems sind im fertigmontierten Zustand in geringem tangentialen Abstand zueinander derart ineinander geschachtelt, daß sich am Umfang die Pole der beiden Polbleche eines Ständersystems <=, einander abwechseln. Die Pole der derart zusammengesteckten Polbleche werden außen von je einer ringförmigen, von einem Spulenkörper 81 bzw. 91 getragenen Erregerspule 8 bzw. 9 umschlungen.

Zur richtigen axialen und tangentialen gegenseitigen Positionierung sämtlicher vier in das Cshäuse eingesieckier Einzelbleche 3 und somit auch der beiden Ständersysteme zueinander sind in dem gemeinsamen Gehäuse 7 für jedes Polbiech drei spezifische axiale stirnseitig offene Schlitzöffnungen 71, 72 bzw. 74, 75 vorgesehen und an die Polbleche 3 jeweils drei den Gehäuse-Schlitzöffnungen 71, 72 bzw. 74, 75 entsprechende, am Umfang verteilte radiale Nasen 35 einstückig angestanzt.

Hinsichtlich einer aufwandsarmen Fertigung, weitrei- ;o chenden Bauteilnormierung und einfachen Montage ist dadurch erreicht, daß sämtliche Polbleche 3 einschließlich der angestanzten radialen Nasen 35 gleichartig ausgebildet und pro Polblech 3 mehrere am Umfang unsymmetrisch verteilte radiale Nasen 35 und an den a Stirnseiten des gemeinsamen Gehäuses 7 entsprechend ausgebildete und verteilte axiale Schlitzöffnungen 71,72 bzw. 74, 75 vorgesehen sind und die gegenseitige axiale Positionierung der vier Polbleche 3 allein durch die axiale Tiefe der Schlitzöffnungen 71, 72 bzw. 74, 75 und die gegenseitige tangentiale Ausrichtung der vier Polbleche 3 allein durch eine je Polblech 3 spezifische Lagefiguration der Schlitzöffnungen 71, 72 bzw. 74, 75 am Umfang des gemeinsamen Gehäuses festgelegt ist. Die stirnseitig offenen, am Umfang verteilten Schlitzöffnungen dienen also gleichzeitig der axialen verkantungsfreien Anlage und der tangentialen richtigen Positionierung zur Sicherung der notwendigen Verdrehung der Polbleche und der beiden Siatorsysteme zueinander; gleichzeitig sind die Polbleche so gestanzt, =>o daß sie mit ihrer übrigen Außenkontur an dem Innenumfang des Gehäuses radial zentrierbar sind.

Die vorherbeschriebene Konstruktion mit ihrer in einem gemeinsamen Gehäuse durch verschiedene Schlitzöffnungen einerseits und an dip Polbleche angestanzten Nasen andererseits radialen, axialen und tangentialen Führung der vier Polblcche zweier Statorsysteme kann in einfacher Weise unter Beibehaltung aller übrigen Maße und damit weitgehend mit den gleichen Fertigungseinrichtungen in seiner elektrischen Leistung dadurch erhöht werden, daß die Polzähne erfindungsgemäß durch Ausstanzen aus der Mantelfläche eines entsprechend tiefgesogenen topfförmigen Polblechs gewonnen werden. Dies wird im folgenden anhand der Zeichnungen in den Fig.5 bis 13 näher erläutert.

Fig.2 zeigt ein Polblech 2, aus dem in bekannter Weise durch Ausstanzen von vier gleichmäßig über dem Umfang verteilten Polzahnlücken 26 hier zunächst noch in der Ebene angeordnete Polzähne 22 bis 25 gebildet sind, die an ihrer Wurzel am radial äußeren Rand einstückig in den Polblechrand 21 übergehen. Gemäß F i g. 3 sind die Polzähne 22 bis 25 an ihrer Wurzel axial abgebogen. In Fig.4 ist angedeutet, wie die derart lediglich durch Ausstanzen aus dem ebenen Polblech 2 gestanzten und gemäß F i g. 3 axial abgebogenen Polzähne 22 bis 24 (gestrichelte Kontur) in vorteilhafter Weise durch anschließendes Strecken zu Polzähnen 221, 231,241 axial verlängert werden könnten.

Gemäß F i g. 5 ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Polblechteil gegenüber dem übrigen eben verbleibenden Polblechrand 31 zu einem kegelstumpfförmigen Topf lief zu ziehen; gemäß Fig.6 sind aus dem kegelstumpfförmigen Topf der Topfboden 37 und aus der Mantelfäche 38 die Polzahnlücken 36 weggestanzt bzw. weggeschnitten, so daß durch die verbleibenden Teile der Mantelfläche 38 gemäß Fig. 5 die Polzähne 32, 33, 34 gebildet werden, die anschließend gemäß F i g. 7 in ihre axiale Endlage noch um ein geringes Maß nachgebogen sind. In verfahrenstechnisch vorteilhafter Weise ist dabei vorgesehen, daß der Topfboden und die Polzahnlücken durch ein axial angesetztes Werkzeug, vorzugsweise in einem Arbeitsgang, ausgestanzt bzw. ausgeschnitten werden.

Gemäß F i g. 8 bis 10 ist vorgesehen, daß die Polzähne 42, 43, 44 aus der Mantelfläche 48 eines aus einer Polblech-Platine tiefgezogenen zylindrischen Topfes gebildet sind, aus dem nach dem Tiefziehen der Topfboden 47 und aus der Mantelfläche 48 die Polzahnlücken 46 ausgestanzt sind. Bei dieser Ausführung erübrigt sich somit ein zusätzliches Richtbiegen der Polzähne in die axiale Lage. Zum Ausstanzen bzw. Wegschneiden des Topfbodens 47 einerseits bzw. der Polzahnlücken 46 andererseits wird zweckmäßigerweise das Werkzeug zur Entfernung des Topfbodens axial und das Werkzeug zur Entferung der Polzahnlücken radial angesetzt. Der eben verbleibende Polblechrand trägt das Bezugszeichen 41.

Bei einem weiteren Beispiel der Erfindung gemäß den F i g. 11 bis 13 werden aus einer ebenen Polblech-Platine zunächst die Polzahnlücken 56 entfemi, derart daß zwischen den Polzahnlücken 56 Stege für die noch zu streckenden Polzähne verbleiben, die an ihrer Wurzel in das übrige ebene Polblech 51 übergehen. Nach dem Teilausschneiden der Polzahnlücken 56 werden der zu streckende Polblechteil entweder in Form eines kegelstumpfförmigen oder eines zylindrischen Topfes tiefgezogen, anschließend der Topfboden 57 entfernt und im Fall des kegelstumpfförmigen Tiefziehens die Polzähne 52, 53, 54 gemäß Fig. 13 in ihre endgültige axiale Lage richtgebogen. Der eben verbleibende Polblechrand trägt das Bezugszeichen 51.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung der Polbleche einer elektrischen Maschine in Klauenpolbauart, bei dem die Polzähne des Polbleches aus einem tiefgezogenen topfförmigen Poiblechteil ausgestanzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf einen Schrittmotor die Polzähne in ihrer endgültigen Polzahnform ausschließlich durch Ausstanzen der Polzahnlücken aus der Mantelfläche des zylinderförmig tiefgezogenen Polblechteils mittels eines radial angesetzten Werkzeuges und durch Ausstanzen des Topfbodens mittels eines axial angesetzten Werkzeuges gebildet werden.

2. Verfahren zur Herstellung der Polbleche einer elektrischen Maschine in Klauenpolbauart, bei dem die Polzähne des Polbleches aus einem ticfgezogenen topfiörmigen Polblechteil ausgestanzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf einen Schrittmotor die Polzähne in ihrer endgültigen Polzahnform ausschließlich durch Ausstanzen der Polzahnlücken aus der Mantelfläche des kegelstumpfförmig tiefgezogenen Polblechteils und durch Ausstanzen des Topfbodens mittels eines in beiden Fällen axial angesetzten Werkzeuges gebildet werden.

3. Verfahren zur Herstellung der Polbleche einer elektrischen Maschine in Klauenpolbauart, bei dem die Polzähne des Polbleches aus einem tiefgezogenen topfförmigen Polblechteil ausgestanzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf einen Schrittmotor die Polzähne in ihrer endgültigen Polzahnform ausschließlich durch Ausstanzen der Polzahnlücken aus der Mantelfläche des Polblechteils vor dem Tiefziehen und durch Ausstanzen des Topfbodens nach dem Tiefziehen des kegelstumpfförmig bzw. zylinderförmig tiefgezogenen Polblechteils mittels eines jeweils axial angesetzten Werkzeuges gebildet werden.