DE3107834A1

DE3107834A1 - Laminierter scheibenlaeufer mit buerstenspur fuer gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE3107834A1
Application number: DE19813107834
Authority: DE
Inventors: Umesh C. 11801 Hicksville N.Y. Gupta
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1982-03-04
Also published as: IT8147891A0; US4321499A; CH656988A5; ATA70581A; SE8101297L; IT1142333B; FR2477334A1; SE444375B; NL8100985A; AT372226B; NL186052C; DE3107834C2; NL186052B; FR2477334B1

Description

PFENNING ■ MAAS · MEINIG · SPOTT

• Patentanwälte ■ Kurfürstendamm 170, D 1000 Berlin 15

PMI-73

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Me/schu
105899 (VNR)

PATENTANWÄLTE BERLIN - MÜNCHEN

J. Pfenning, DIpL-big. ■ Baiin Dr L Maas. Dipl.-Chem. ■ München K. H. Meinig, DipL-Phys. Berlin Dr. G. Sport, Dipl.-Chem. ■ München

Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentamt

BÜRO BERLIN:

I Kurfürstendamrti 170

I D 1000 Bertin 15

Telefon:
030/8312008/8812009

Telegramme:
Seüwehrpaieni

Telex: 5215 380

Berlin Date

25. Februar 1981

KOLLMORGBN TECHNOLOGIES CORPORATION

Republic National Bank Building

Dallas, Texas 75201, U.S.A.

Laminierter Scheibenläufer mit Bürstenspur für Gleichstrommotoren

-H-

Die vorliegende Erfindung betrifft Scheibenläufer, und insbesondere Scheibenläufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt, wie sie für vielseitige Zwecke Anwendung finden.

Elektrische Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt wiegen wenig und sind kompakt; sie finden in den Computer-Randgebieten und auf dem Automobilsektor zahlreiche Verwendungen, beispielsweise als Ventilator-Motoren oder für Fensterhebe- und -Senkvorrichtungen. Die Läufer derartiger Motoren bestehen in der Regel aus zwei oder mehreren Stanzlingen aus Kupfer- oder Aluminiumblech, die paarweise auf eine Kunststoffscheibe auflaminiert sind. Jeder Stanzling besteht aus einer Vielzahl von Windungshälften. Die Windungen stehen am inneren und äußeren Rand der Scheibe über und werden dort paarweise verschweißt. Die Abstands- oder Trägerscheibe kann aus thermoplastischem oder wärmeaushärtbarem Harzlaminat bestehen.

Die Enden der Windungen werden am inneren und äußeren Rand üblicherweise durch Schweißen miteinander verbunden, wodurch ein geschlossener Stromkreis erzielt wird.

Eine Vielzahl solcher Stanzlinge, paarweise angeordnet und getrennt durch eine Abstandsplatte, auf die sie auflaminiert werden, so daß die Windungsenden am inneren und äußeren Durch-' messer überstehen und dort entsprechend verschweißt werden, bilden eine Mehrwindungsspule. Für die meisten Anwendungsgebiete ist allerdings ein Läufer aus zwei Stanzlingen und einer Abstandsscheibe ausreichend, es gibt aber auch Gebiete, bei denen vier- und mehrschichtige Läufer vorzuziehen sind.

Die Abstands- und Trägerplatte oder -scheibe, häufig als "Prepreg" bezeichnet, wird meistens aus einem Glasfasergewebe hergestellt, das mit einem Epoxydharz imprägniert ist. Das am häufigsten hierfür verwendete Epoxydharz gehört zu den wärmeaushärtbaren Harzen. Vor dem Auflaminieren der Stanzlinge wird die Scheibe selbst teilausgehärtet und anschließend mit den Stanzlingen durch Hitzelaminierung fest verbunden. Der "Prepreg" oder die Abstandsscheibe oder -platte hält die Stanzlinge in dem gewünschten Abstand, versteift diese gleichzeitig und hält die Windungen für den Verschweißvorgang in der gewünschten Position. Außerdem versteift die Scheibe den Kommutatorbereich im inneren Bezirk des Läufers und macht so Kommutatorbereich und Bürstenspur widerstandsfähiger, was von großer Bedeutung für das einwandfreie Funktionieren des Motors ist. Für das Material der Abstandsscheibe können auch andere thermoplastische oder wärmeaushärtbare Harze verwendet werden, oder Glasfasergewebe, die mit solchen Harzen imprägniert sind.

Bei den bisher bekannten Läufern, wie sie hier beschrieben wurden, traten Schwierigkeiten insbesondere bei ihrer Verwendung in für den Automobilbau bestimmten Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt auf, da diese Motoren ein Geräusch verursachen, das - wenn es im Fahrgastraum wahrgenommen wird - als störend empfunden wird.

Die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung haben entdeckt, daß der Geräuschpegel erheblich herabgesetzt, die Wärmeableitung wesentlich verbessert und die Herstellkosten des Läufers

zusätzlich reduziert werden, wenn die Oberfläche der Abstandsplatte oder "Prepregs", die mit den Metallstanzlingen zusammenlaminiert ist, erheblich verkleinert wird. Eine Verkleinerung des laminierten Oberflächenbereiches bewirkt nicht nur eine Verringerung der Herstellkosten, sondern gleichfalls eine Gewichtsverringerung und eine Herabsetzung des Trägheitsmomentes des Läufers.

In einer anderen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist die laminierte Fläche auf den Bereich zwischen Innendurchmesser des Läufers und Außendurchmesser des Kommutatorbereiches begrenzt. Es konnte festgestellt werden, daß eine derart verringerte Laminatoberfläche dem Läufer noch genügend Steifheit verleiht und der Abstand zwischen den Stanzlingen gewahrt bleibt. Falls erforderlich, können die freien Enden der Windungen mit einem isolierenden Lack behandelt werden, um eine eventuelle KurzSchlußbildung zu vermeiden. Hierfür wird ein Isolierlack verwendet, wie er allgemein zur Drahtisolierung verwendet wird.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung wird zusätzlich zu der beschriebenen Abdtandsscheibe, die sich im Kommutatorbereich befindet, eine zweite, als schmaler Ring ausgebildete Abstandsplatte verwendet, welche zwischen den Stanzlingen am äußeren Rand innerhalb der äußeren Verschweißungsstellen angeordnet ist. Dieser Abstandsring erleichtert die Positionierung beim Verschweißen.!, der äußeren Windungsenden und bewirkt das Offenhalten des Zwischenraumes zwischen den Windungen im Bereich außerhalb des Kommutators. Bei dieser

Ausgestaltungsform erübrigt sich der Lacküberzug im äußeren Windungsbereich.

q-- 310783A

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung der beigefügten Zeichnungen noch weiter verdeutlicht.

Fig. 1. zeigt einen erfindungsgemäßen Läufer, bei dem einige Teile zur Verdeutlichung weggelassen sind.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Läufer aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungsform des Läufers ähnlich wie in Fig. 1, bei dem ebenfalls einige Teile weggelassen sind.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Läufer aus Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 weist der Läufer 2 eine Nabe 4 auf, die beispielsweise aus Metall oder starkem Kunststoff hergestellt sein kann und die mit den Durchgangslöchern 6 und 8 und dem Mittelloch 10 versehen ist, das zur Verbindung mit der Motorachse (nicht gezeigt) dient.

Stanzlingetaus Metall 12 und 14, beispielsweise entsprechend ÜS-PS 3 382 570 hergestellt, werden paarweise zu beiden Seiten der Abstandsscheibe 16 angebracht. Die Abstandsscheibe 16 oder "Prepreg" besteht aus Glasfasergewebe, das mit einem wärmeaushärtbaren Epoxydharz vorimprägniert ist und das vor dem Auflaminieren der Stanzlinge teilweise ausgehärtet wird und durch einen Hitzelaminiervorgang mit den Stanzlingen fest verbunden wird.

Die Stanzlinge 12 und 14 sind zu beiden Seiten der Abstandsscheibe 16 zentral.angeordnet und ihre Windungen ragen über den äußeren Durchmesser der Scheibe 16 hinaus. Dann werden die

inneren Enden der Halbwindungen 12 und 14 am inneren Durchmesser 18 und die äußeren Enden am äußeren Durchmesser 20 mitein_ander verbunden und bilden so eine vollständige Läuferwicklung. Die derart hergestellte Läuferwicklungsscheibe kann nun, falls erwünscht, in einen Isolierlack getaucht werden, um sie entweder vollständig mit dem Lack zu überziehen, oder nur jene Windungsteile, die sich außerhalb der äußeren Begrenzung der Abstandsscheibe befinden.

Für den Fall, daß die gesamte Scheibe mit Lack überzogen wird, muß -der später als Kommutator dienende Bereich wieder vom Lack, beispielsweise durch Polieren, befreit werden.

Die fertige Läuferscheibe wird mit Hilfe des Ringes 22, der ebenfalls aus einem mit Epoxydharz imprägnierten Glasfasergewebe besteht, an der Nabe 4 befestigt.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist in ihren wesentlichen Grundzügen die gleiche wie in den oben beschriebenen Figuren 1 und 2, mit der Ausnahme, daß zusätzlich zur inneren Abstandsscheibe 16, die den Kommutatorbereich verstärkt und versteift und die Halbwindungen und 14 trägt, ein zweites Abstandsstück 17 eingefügt wird, welches aus dem gleichen Material wie Scheibe 16 besteht und das sich am äußeren Rande der Halbwindungen 12 und 14 befindet. In diesem Fall werden die Halbwindungen gleichzeitig mit der Scheibe 16 und dem Distanzring 17 durch Hitzelaminierung mit diesen fest verbunden. Der zuvor beschriebene Lacküberzug ist bei der Einführung des Distanzringes 17 nicht erforderlich.

In den beiden, anhand der Figuren dargestellten und oben beschriebenen Ausgestaltungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Scheibe, auf welche die Windungen beidseitig auflaminiert sind und die zur Versteifung des Kommutatorbereiches dient, auf diesen Bereich begrenzt und schließt mit dessen äußerer Begrenzung ab. Die Scheibe dient also nur in diesem begrenzten Bezirk zur Versteifung des Läufers sowie zu dessen größerer Masse. Dadurch werden das Bürstengeräusch und die Übertragung der Bürsten-Vibration sowie deren Verstärkung und Resonanz begrenzt und reduziert. Gleichzeitig strömt Luft durch die Anordnung außerhalb des Kommutatorbereiches und ermöglicht so die Kühlung und eine bessere Ableitung der erzeugten Wärme.

Kosten, Gewicht und Trägheit des Läufers werden ebenfalls verringert.

Die Bezeichnungen und Ausdrücke, die in der Beschreibung verwendet werden, dienen allein der besseren Darstellung der Erfindung und sollen diese weder begrenzen noch auf die beschriebenen Einzelheiten beschränken. Zahlreiche Variationsmöglichleiten sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens möglich.

Claims

PMI-73 Laminierter Scheibenläufer mit Bürstenspur für Gleichstrommotoren Patentansprüche:

1.J Scheibenförmiger Läufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt, bestehend aus einer Anzahl gestanzter Metallscheiben, von denen jede aus einer Vielzahl von paarweise zu beiden Seiten einer Isolierstoffscheibe auflaminierten Windungshälften besteht, und die entsprechenden Windungshälften eines jeden Stanzlingpaares am äußeren und inneren Rand des Läufers verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als Abstandsstück und zur Versteifung dienende Kunststoffscheibe so bemessen ist, daß diese sich vom inneren Umfang des Läufers bis zum äußeren Umfang des Kommutatorbereiches, aber keinesfalls wesentlich über die Begrenzung desselben hinaus, erstreckt, so daß die Enden der Windungen sowie die äußeren Schweißstellen über den äußeren Rand der Scheibe hinausragen.

2. Scheibenförmiger Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Kunststoffscheibe hinausragenden Windungsteile mit einem isolierenden Lack überzogen sind

3. Scheibenläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zusätzlich ein ringförmiges Abstandsstück enthält, welches außerhalb des Kommutatorbereiches angeordnet ist.

4. Scheibenläufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen zwischen dem Kommutatorbereich und dem äußeren ringförmigen Abstandsstück freiliegen.

5. Scheibenläufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegenden Windungsteile mit einem isolierenden Lack überzogen sind --.

6. Scheibenläufer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffscheibe mit Epoxydharz imprägniert ist.

7. Scheibenläufer nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die innere Abstandsscheibe als auch das äußere ringförmige Abstandsstück mit Epoxydharz imprägniert sind.