DE3107834C2 - Scheibenförmiger Läufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen laminierten Scheibenläufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt, bestehend aus zwei oder mehreren, paarweise angeordneten Metallscheiben, von denen jede eine Vielzahl von Windungshälften trägt und jedes Scheibenpaar beidseitig auf eine Scheibe aus Epoxydharzlaminat auflaminiert ist. Die Windungshälften der einen Seite werden mit den entsprechenden Windungen der anderen Seite am inneren und äußeren Durchmesser durch Schweißen verbunden. Die als Träger für die gestanzten Windungshälften dienende Kunststoffscheibe aus Epoxydharzlaminat ist so angeordnet, daß sie sich vom inneren Durchmesser des Läufers bis zum äußeren Rand des Kommutatorbereiches, aber jedenfalls nicht weiter über diesen hinaus, erstreckt, so daß ihre äußere Begrenzung jener des Kommutatorbereiches entspricht oder diesem eng benachbart ist. Die sich über den Kommutatorbereich hinaus erstreckenden Windungsteile sind entweder durch einen Luftspalt oder durch ein ringförmiges Abstandsstück getrennt.

Description

Die Erfindung betrifft einen scheibenförmigen Läufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (US-PS 39 89 969).

Solche Scheibenläufermotoren finden in der Praxis für vielseitige Zwecke Anwendung. Die Vorteile derartiger Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt liegen insbesondere in ihrem geringen Gewicht und dem kompakten Aufbau, so daß sie in Computer-Randgebieten und auf dem Automobilsektor zahlreiche Verwendungen finden, beispielsweise als Ventilator-Motoren oder für elektrische Fensterhebe- und -senkvorrichtungen. Die Läufer der Scheibenläufermotoren bestehen aus zwei oder mehreren Leiterteilen, die aus Kupfer- oder Aluminiumblech ausgestanzt sind und auf eine Kunststoffscheibe auflaminiert sind. Die die Windungen bildenden Leiterteile stehen am inneren und äußeren Rand der Scheibe über und werden dort paarweise verbunden.

Die Abstands- oder Trägerscheibe kann aus thermoplastischem oder wärmehärtbarem Harzlaminat bestehen. Die Enden der Windungen werden am inneren und äußeren Rand üblicherweise durch Schweißen miteinander verbunden, so daß ein geschlossener Stromkreis vorliegt.

Eine Vielzahl von Leiterteilen, paarweise angeordnet und getrennt durch eine Abstandsplatte gehalten, auf die sie auflaminiert mit den Windungsenden am äußeren und inneren Durchmesser überstehen und dort entsprechend verschweißt werden, bilden eine Mehrwindungsspule. Für die meisten Anwendungsgebiete sind allerdings Läufer aus zwei Leitertcilen und einer Abstandsscheibe ausreichend, es gibt aber auch Anwendungsgebiete, bei denen vier- und mehrschichtige Liiufer verzuziehen sind.

Ein derartiger scheibenförmiger Läufer ist aus der US-PS 39 89 969 bekannt, wobei konzentrisch zu der die Leiterteile aufnehmenden Trägerscheibe in einer Ebene eine weitere Abstandsscheibe mit kleinerem Durchmesser und geringem Abstand von der Trägerscheibe angeordnet ist, die einzelne aus den Leiterteilen herausragende Windungsanschlüsse als Kommutator aufnimmt. Die Abstands- und Trägerscheibe, im englischen Sprachbereich als »Prepreg« bezeichnet, wire meistens ίο 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 Leiterteile wird die Scheibe selbst li teilausgehärtet und anschließend mit den Leiterteilen durch Hitzelaminierung fest verbunden. Der »Prepreg« oder die Abstandsscheibe hält die Leiterteile in dem gewünschten Abstand, versteift diese gleichzeitig und hält die Windungen für den Verschweißvorgang in der gewünschten Position. Außerdem versteift die Scheibe den Kornrnutatorbcreich irr. 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.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen scheibenförmigen Läufer zu schaffen, dessen Geräuschbildung im Betrieb sehr vie! geringer ist als bei denen nach dem Stand der T edind Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung werden der Geräuschpegel erheblich herabgesetzt, die Wärmeleitung wesentlich verbessert und die Herstellungskosten des Läufers zusätzlich reduziert, wenn die Oberfläche der Ringscheiben oder »Prepregs«, die mit den Metalleiterteilen zusammenlaminiert sind, klein gehalten werden. Eine Verkleinerung des laminierten Oberflächenbereichs bewirkt nicht nur eine Verringerung der Herstellungskosten, sondern gleichfalls eine Gewichtsverringerung und eine Herabsetzung des Trägheitsmomentes des Läufers.

Aus dem erfindungsgemäßen Merkmal, daß sich der Kreis, auf dem sich die innenliegenden Verbindungen der gestanzten Leiterteile befinden, mit dem Kreis durch die radial inneren Enden der Lsiterteile deckt, ergibt sich, daß im Gegensatz zur US-PS 39 89 969 beibo de Ringscheiben im Bereich zwischen den inneren und äußeren Verbindungen liegen. Die Ringscheiben erleichtern die Positionierung beim Verschweißen der Windungsenden und bewirkt das Offenhalten des Zwischenraumes zv.'ischen den Windungen im Bereich aub5 ßerhalb des Kommutators.

Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen gegeben.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfol-

gende Beschreibung der Zeichnungen noch weiter verdeutlich L

F i g. 1 zeigt einen Läufer, bei dem einige Teile zur Verdeutlichung weggelassen sind.

F i g. 2 ist ein Schnitt durch den Läufer aus Fig. 1.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Läufer 2 weist eine Nabe 4 auf, die beispielsweise aus Metall oder starkem Kunststoff hergestellt sein kann und die mit den Durchgangslöchern 6, 8 und dem Mittelloch 10 versehen ist, das zur Verbindung mit der nicht dargestellten Motorachce dient.

Leiterteile aus Metall 12, 14, beispielsweise entsprechend US-PS 33 83 570 hergestellt, werden paarweise zu beiden Seiten von Ringscheiben 16, 17 angebracht, wobei Ringscheibe 16 einen kleineren Durchmesser aufweist als Ringscheibe 17, die auch mit ihrem inneren Durchmesser sehr viel größer als der äußere Durchmesser der Ringscheibe 16 ist Die Ringscheiben 16,17 oder »Prepreg« bestehen aus Glasfasergewebe, das mit einem wänneaüshäribarcn Epoxydharz verimprägniert ist und das vor dem Auflaminieren der Leitertei';: teilweise ausgehärtet wird.

Die Leiterteile 12,14 sind zu beiden Seiten der Ringscheiben 16,17 koaxial angeordnet und ihre Windungen ragen über die äußeren Durchmesser sowohl der Ringscheibe 17 als auch der Ringscheibe 16 hinaus. Der innere Durchmesser 18 der Leiterteile 12,14 ist kleiner als der innere Durchmesser der Ringscheibe 16. Die inneren Enden der Halbwindungen der Leiterteile 12,14 am inneren Durchmesser 18 und die äußeren Enden der Leiterteile 12, 14 am äußeren Durchmesser 20 werden miteinander verbunden und bilden so eine vollständige Läuferwicklung. Die Leiterteile 12, 14 und die Ringscheiben 16,17 werden gleichzeitig durch Hitzelaminierung fest miteinander verbunden. Die zur Verstärkung und Versteifung des Kommutatorbereiches dienende innere Ringscheibe 16 ist auf diesen Bereich begrenzt und schließt mit dessen äußerer Begrenzung ab.

Die gesamte Läuferwicklungsscheibe kann, falls erwünscht, in einen Isolierlack getaucht werden, um sie teilweise oder vollständig mit dem Lack zu über?iehen.

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. Da die äußere Ringscheibe 17 als Abstandshalter zwischen den Leiterteilen 12, 14 dient, ist der zuvor beschriebene Lacküberzug nicht unbedingt erforderlich.

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

Die Ringscheiben 16,17 dienen in begrenzten Bereichen zur Versteifung des Läufers und zur Vergrößerung seiner Masse. Dadurch werden das Bürstengeräusch und die Übertragung der Bürstenvibration sowie deren Verstärkung und Resonanz begrenzt und reduziert. Gleichzeitg strömt Luft durch die nicht abgedeckten Bereiche, wodurch eine Kühlung und eine bessere Ableitung der erzeugten Wärme ermöglicht wird.

Kosten, Gewicht und Trägheit des Läufers werden t>o ebenfalls verringert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Scheibenförmiger Läufer für Gleichstrommotoren mit axialem Luftspalt, bestehend aus einer Schicht mit zwei konzentrisch ineinanderliegenden Ringscheiben aus isolierendem Material zwischen zwei dazu parallelen Schichten aus gestanzten Leiterteilen, die an ihren radial äußeren Enden und auf einem radial weiter innen liegenden Kreis — die Schicht aus isolierendem Material überbrückend — miteinander durch Schweißen zur Wicklung verbunden sind, und bei welchem eine im Bereich der inneren Ringscheibe befindliche Bahn auf den Leiterteilen einer Seite als Kommutator dient, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kreis, auf dem sich die innenliegenden Verbindungen der gestanzten Leiterteile (12,14) befinden, mit dem Kreis durch die radial inneren Enden der Leiterteile deckt und daß die mittleren Bereiche der Leiterteile zwischen den beiden Ringscheiben (16,17) frei und ungestützi verlaufen.

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

3. Scheibenförmiger Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (16,17) aus Epoxydharz oder aus einem mit Epoxydharz getränkten Träger bestehen.