DE3808190A1

DE3808190A1 - Verfahren zum herstellen von wicklungen fuer luftspalt-motoren

Info

Publication number: DE3808190A1
Application number: DE3808190A
Authority: DE
Inventors: Roy D Schultz; Thomas R England; C Clark Altizor
Original assignee: Kollmorgen Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1988-11-10
Also published as: DE3871567D1; EP0282876A3; EP0282876A2; DE3871567T2; GB2203970B; US4868970A; GB2203970A; EP0282876B1; JPS63314153A; GB8805697D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Wicklungen für Hochleistungs-Servomotoren, die das hohe Energieprodukt der verwendeten Permanentmagnete mit großem Wirkungsgrad ausnutzen. Seit kurzer Zeit stehen dem Markt neue Typen von Permanentmagneten mit besonders hohem Energieprodukt zur Verfügung. Diese neuen Permanentmagnete enthalten Mischungen seltener Erden, meist Praseodym oder Neodym, Eisen und Zusätze von Bor oder Gallium, die die Ausbildung der metastabilen Phase fördern. Die bisher bekannten Alnico-(Aluminium-Nickel-Kobalt) Permanentmagnete haben ein Energieprodukt im Bereich von 5 bis 7 MGOe (MegaGauss Oersted). Samarium-Kobalt-Magnete (SmCo₅) haben ein Energieprodukt von etwa 17 MGOe, und die teuereren Sm₂Co₁₇ Magnete erreichen ein Energieprodukt von etwa 27 MGOe. Die neuerdings auf dem Markt befindlichen Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnete weisen Energieprodukte von mehr als 35 MGOe auf.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Wicklungen für Hochleistungs-Servomotoren, die eine Ausnutzung des hohen magnetischen Energieproduktes von mehr als 26 MGOe und vorzugsweise von mehr als 30 MGOe ermöglichen, was durch Anordnen der Wicklungen im Motorluftspalt erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei Zimmertemperatur zeigen NdFeB-Permanentmagnete ebenso wie Samarium-Kobalt-Magnete keine wesentliche Entmagnetisierung, wohingegen bei höheren Temperaturen von über 100°C und insbesondere über 140°C die Koerzitivkraft der NdFeB-Magnete steil abfällt, so daß Entmagnetisierung eintreten kann. Da die Entmagnetisierungskraft proportional dem Motorstrom ist, haben Motoren konventioneller Bauart bei Ausrüstung mit NdFeB-Magneten nur einen begrenzten Spitzenstrom und deshalb trotz des höheren Energieproduktes der Magnete nur ein verhältnismäßig niedriges Spitzendrehmoment.

Wie in P 36 07 648.1-32 beschrieben, kann das hohe Energieprodukt der neuen Magnete (über 26 MGOe, und vorzugsweise über 30 MGOe) vermittels einer nutenlosen Konstruktion unter Einhaltung bestimmter Parameter realisiert werden.

Die vollständig im Luftspalt untergebrachte Statorwicklung ist eine Mehrphasenwicklung. Durch die Anordnung im Luftspalt wird bewirkt, daß keine Sättigungserscheinungen im Magnetkreis auftreten und Flußdichten über 7 Kilogauß im Luftspalt angewendet werden können. Das Verhältnis von Magnetlänge zu Luftspaltlänge liegt im Bereich zwischen 0.5 und 2.0. Das Verhältnis der Abstände zwischen den einzelnen Polen zur radialen Spaltlänge ist größer als 1.3. Bei Einhaltung dieser Parameter können die hohen Energieprodukte der Permanentmagnete ohne die Gefahr der Entmagnetisierung ausgenutzt werden, so daß bei gleichem Gewicht und gleichen Abmessungen des Motors wesentlich höhere Leistungen im kontinuierlichen Betrieb erzielt werden.

Weiterhin hat der nach P 36 06 648.1-32 konstruierte Motor eine geringere Induktanz, was bei höheren Geschwindigkeiten größere Leistungen bewirkt und ein Reluktanzdrehmoment sowie Ungleichlauf vermieden werden.

Ein Vergleich von Servomotoren mit Sm₂Co₁₇-Magnetmaterial mit den Motoren nach der Erfindung ergibt für letztere eine Steigerung von 70% in bezug auf das dynamische Dauerdrehmoment-Geschwindigkeits-Ausgangsleistungs-Verhalten und eine solche von 80% im intermittierenden Betrieb.

Die Wicklungen müssen innerhalb des diese umgebenden Eisenzylinders, der dem Magnetrückfluß dient, sicher befestigt sein, um bei allen Arbeitstemperaturen der maximalen Drehkraft des Motors Widerstand zu leisten. Die Wicklung selbst muß fest und unverschiebbar sein, da jede Bewegung die Ausbildung des Drehmomentes ungünstig beeinflußt. Weiterhin muß Wärme von der Wicklung abgeleitet oder diese gegen Wärme abgeschirmt werden. Um diese Bedingungen zu erfüllen, werden die Wicklungen vergossen und so eingekapselt und fest mit dem Statorgehäuse verbunden. Als Binde- und Vergußmittel wird ein mit einem keramischen Füllstoff versetztes Epoxiharz verwendet, das so ausgewählt sein muß, daß es gute Kompressions-, Zug- und Zerreißfestigkeit sowie Wärmeleitfähigkeit aufweist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient sollte gleich groß oder größer sein als der der anderen Materialien der Statorkonstruktion. Geeignete Epoximaterialien für diesen Zweck sind Nordbak 7451-0148/7540-0027® und Stycast 2762®. Die Wicklung wird auf einem zylinderförmigen Träger durchgeführt, dessen eines Ende einen verringerten Durchmesser aufweist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Wicklungsträger mit einer Fiberglashülse versehen, auf der die vorgeformten Wicklungsspulen angeordnet werden. Es soll besonders betont werden, daß die Fiberglashülse als Träger für die Spulen nicht erforderlich ist.

Nach der Erfindung werden die Wicklungen für den Luftspaltmotor so hergestellt, daß die Wicklungsköpfe im Bereich des Trägerendes mit verringertem Durchmesser nach innen gerichtet sind, in Richtung auf die Rotorachse, und daß die Wicklungsköpfe im Bereich des anderen Trägerendes nach außen, von der Rotorachse abgewandt, ausgerichtet sind. Jede Spule wird in einer genau definierten Form hergestellt und in dieser festgelegt unter Verwendung von selbstklebendem Draht, der nach dem Wickeln erwärmt wird, so daß die einzelnen Wicklungen miteinander verkleben. Anschließend werden sie auf dem Träger in der gewünschten Konfiguration angeordnet. Dieses Verfahren kann auch automatisch durchgeführt werden.

Ist der Träger mit den Wicklungsspulen versehen, so wird er, beginnend mit den nach innen gerichteten Wicklungsköpfen, in das dem magnetischen Rückfluß dienende eiserne Gehäuse geschoben und anschließend der Träger von der Seite mit den nach außen gerichteten Wicklungsköpfen aus der Statorhülse entfernt, wobei die Fiberglashülse als Teil der Statorkonstruktion verbleibt. Vorzugsweise wird die Wicklung mit einem geeigneten Kunstharz vergossen, nachdem sie in das Statorgehäuse eingesetzt ist. Um die Scherfestigkeit zwischen der Wicklung und dem Statorgehäuse zu verbessern, können die Lamellen mit Einkerbungen versehen werden, die beliebig entlang der axialen Ausdehnung des Motors verteilt werden können, um das Auftreten eines Reluktanzeffektes zu vermeiden.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Servomotor nach P 36 07 648.1-32.

Fig. 2A und 2B sind Seiten- bzw. Endansichten des Rotorteils des Motors entsprechend Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Stator des Motors entsprechend Fig. 1.

Fig. 4 zeigt die sich überlappende Wicklungsstruktur des Motors entsprechend Fig. 1.

Fig. 5 ist ein Diagramm der Entmagnetisierungskurven für Permanentmagnet-Materialien mit hohem Energieprodukt, wie sie in dem Motor entsprechend Fig. 1 verwendet werden.

Fig. 6 zeigt die wesentlich verbesserten Betriebsdaten des Motors nach Fig. 1 im Vergleich zu einem Motor mit Samarium-Kobalt-Magneten von vergleichbarer Größe und Gewicht.

Fig. 7 ist ein Axialschnitt durch eine Wicklung mit nach außen gerichteten Wicklungsköpfen.

Fig. 8 ist ein Axialschnitt durch eine Wicklung mit nach innen gerichteten Wicklungsköpfen.

Fig. 9 ist eine Draufsicht auf die Spule, welche durch Trennlinien die einzelnen Wicklungsabschnitte darstellt.

Fig. 10 ist eine Draufsicht auf einen Teil der Spulenform.

Fig. 11 ist eine Draufsicht auf den unteren Teil der Spulenform.

Der grundsätzliche Aufbau des Motors entsprechend P 36 07 648.1-32 ist in den Fig. 1-3 dargestellt. Der Motor weist eine Stahlachse (10) auf und wird von einer zylindrischen Eisenhülse (12) umgeben, die dem magnetischen Rückschluß dient. Sechs Permanentmagnete (14- 19) werden auf der Hülse (12) montiert und erstrecken sich radial. Sie werden so magnetisiert, daß sich Nord- und Südpole abwechseln (Fig. 1). Das Energieprodukt der Permanentmagnete beträgt mehr als 26 MGOe und vorzugsweise mehr als 30 MGOe. Geeignet sind NdFeB-Permanentmagnete, wie z. B. NEOMAX-30H®. Die Magnete haben eine bogenförmige Gestalt und sind auf der Magnetrückschlußhülse (12) montiert, die die Achse (10) umgibt. Eine Befestigung 20 umschließt die Läuferstruktur, um die Permanentmagnete bei den durch die hohen Drehgeschwindigkeiten auftretenden Zentrifugalkräfte ortsfest zu halten. Sie besteht aus einer Umwicklung mit in Epoxiharz getauchten Kevlar-Fasern, die in schrauben- und ringförmigen Lagen gewickelt sind.

Die Magnete, die sich über die gesamte Länge des Läufers erstrecken, können entweder aus einem Stück bestehen oder aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein (Fig. 2A). Die Unterteilung in Segmente hat den Vorteil, daß mit nur einer Motorkonstruktion Motoren verschiedener Leistung möglich sind durch Variieren von Motorlänge und Zahl der Magnete.

Die Statorkonstruktion schließt das zylindrische Gehäuse (30) aus laminiertem Siliziumstahl ein und dient als äußerer magnetischer Rückschluß des Motors. Die Lamellen werden in einem äußeren Aluminiumgehäuse (32) vergossen. Die Wicklungen (40) werden vorgeformt und sodann innerhalb der zylindrischen Eisenhülse (12) befestigt.

Der dargestellte Motor ist eine 6-Pol-Dreiphasen-Maschine und weist daher 18 Wicklungsspulen auf. Die einzelnen Spulen werden vorgeformt und dann in einer überlappenden Form (Fig. 4) angebracht. Auf eine Wicklungsspule (41) der Phase A folgt eine Spule (42) der Phase B, und auf diese eine Spule (43) der Phase C. Diese Anordnung wiederholt sich. Die in Längsrichtung verlaufenden Leiter (44) auf einer Seite der Wicklungsspule befinden sich an der Außenseite der Wicklung, während die in Längsrichtung verlaufenden Leiter (45) auf der anderen Seite derselben Wicklungsspule sich auf der Innenseite unterhalb der Leiter (46) der nächsten Wicklungsspule derselben Phase befinden.

Entsprechend der Erfindung wird die Wicklung durch sich überlappende Wicklungsspulen für die einzelnen Phasen ausgebildet. Für den 6-Pol-Dreiphasen-Motor werden zur Ausbildung der Wicklung 18 Phasenwicklungsspulen überlappend angebracht (Fig. 4).

Fig. 7 zeigt die überlappende Anordnung der Spulen mit nach außen gerichteten Wicklungsköpfen. Ähnlich zeigt Fig. 8 die überlappende Wicklungsanordnung mit nach innen gerichteten Wicklungsköpfen. Durch Wenden und Anheben der Wicklungsköpfe wird die Dreiphasenwicklung erzielt. Jede Spule hat die gleiche Form und überlappt mit der nächstliegenden Spule. Die Spulen (70) und (76) (Fig. 7 und 8) sind in der Phase A, während sich die Spule (72) in der Phase B und die Spule (74) in der Phase C befinden. Die Bogenabstände für die äußeren Wicklungsspulen werden durch die Wicklungsspulenform gegeben und sind bedingt durch die Abhängigkeit vom Bogenabstand der Pole des Motors.

In den Fig. 9 bis 11 ist eine vorzugsweise Spulenform (80) dargestellt. Fig. 9 zeigt die Spulenform von oben gesehen; die Trennlinien geben die einzelnen Spulenabschnitte an. Eine Wicklung wird durch Einführen des Drahtes in die Spulenform (80) und Anschmiegen des Drahtes an die innere Wand der Höhlung hergestellt. Die Spulenform (80, Fig. 10 und 11) weist eine genau definierte Gestalt auf, um der Spule die gewünschte Form zu geben. Die Trennlinien in den Zeichnungen geben die Punkte an, in denen die Spulenübergänge erfolgen, die aus den Fig. 7 und 8 zu ersehen sind. Jede Spule besteht aus einer oberen und einer unteren Wicklungsseite. Die Wicklungsspulen bestehen aus selbstklebendem Draht und werden noch in der Spulenform zu einem einheitlichen Wicklungskörper verbunden.

Das beschriebene Spulenwickel-Verfahren kann weitgehend automatisiert werden. Beispielsweise kann die Spule in der Form (80) maschinell gewickelt werden. Das Einsetzen der Spulen in die Hülse 30 erfordert kein zusätzliches Formen der Spulen. Da die Spulen als festgefügte Einheit hergestellt sind und montiert werden, ist die Rück-EMF zwischen den Phasen konstant und ergibt einen gleichmäßigen Motorlauf. Die Spulenform (80) weist die folgenden Bestandteile auf: ein abwärts gerichtetes Unterteil (100), ein aufwärts gerichtetes Unterteil (102), ein aufwärts gerichtetes Oberteil (104) und ein abwärts gerichtetes Oberteil (106) sowie die obere (108) und die untere Abdeckung (110).

Das Harz zum Vergießen der Wicklungen muß sehr sorgfältig ausgewählt werden, da jedes Verschieben der Wicklungen deren Fähigkeit, das Drehmoment zu bewirken, verringert. Insbesondere muß das Harz eine gute Druck- und Zugfestigkeit sowie Zerreißfestigkeit aufweisen. Der Motor ist so ausgelegt, daß er bei Temperaturen von bis 150°C im Dauerbetrieb arbeiten kann und Spitzentemperaturen von 200°C und mehr aushält. Der Wärmeausdehnungs- Koeffizient des Harzes muß gleich groß oder größer sein als der der umgebenden Statormaterialien.

Die Bewertung des Motors beruht weitgehend auf dessen Fähigkeit, Wärme von den Wicklungen abzuleiten. Das Harz muß deshalb eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, vorzugsweise im Bereich von 0,0026 (cal) (cm)/(Sek.) (cm²) (°C). Dies gilt insbesondere für die erfindungsgemäße kompakte Motorversion.

Das Gießharz enthält einen keramischen, nicht leitenden Füllstoff zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit. Es muß darauf geachtet werden, daß der keramische Füllstoff elektrisch nicht leitend und unmagnetisch ist, damit Wirbelströme und Eisenverluste vermieden werden. Außerdem muß das Gießharz im ungehärteten Zustand eine niedrige Viskosität von unter 50 000 cps aufweisen, damit es die Wicklungen vollständig durchdringen kann.

Ein geeignetes wärmeleitfähiges Harz ist Nordbak 7451- 0148/7540-0027® mit den folgenden charakteristischen Eigenschaften:

Viskosität (cps)
Harz, 25°C250 000-300 000 Härter, 25°C500-1000 Gemisch, 25°C6000-8000 85°C500-600 Verfestigungszeit (50 g), 121°C30-40 Min. Aushärtvorgangbei 82°C für 4-6 Stunden gefolgt von einem Nachhärten bei mind. 121°C für 3-4 Stunden. (Nachhärten bei Betriebstemperatur ist empfehlenswert). Mischungsverhältnis
Gewicht5 Teile Harz auf 1 Teil Härter Volumen3 Teile Harz auf 1 Teil Härter Farbe
Harzschwarz Härterbraun Mischungschwarz Dichte (kg/l)
Harz1.89 Härter1.19 Mischung1.73

Eigenschaften nach dem Aushärten
Druckfestigkeit (kg/cm²)52 900 Zugfestigkeit (kg/cm²)20 000 Dehnung (%)6.3 Lineare Schrumpfung (cm/cm)0.007 Härte (Shore D)
25°C90 180°C67 Zerreißfestigkeit (kg/cm²)7700 Wasserabsorption (%)0.20 Gasabgabe (%) CVCM0.06 Wärmeausdehnungskoeffizient (10^-5 cm/cm °C)
unter 50°C4.36 50-104°C7.20 über 104°C12.20 Wärmeleitfähigkeit bei 70°C
(cal) (cm)/(Sek.) (cm²) (°C)0.0026

Elektrische Eigenschaften
Dielektrische Konstante
100 Hz4.1 1 kHz4.1 10 kHz4.0 100 kHz4.0 Verlustfaktor
100 Hz0.003 1 kHz0.004 10 kHz0.004 100 kHz0.008 Elektr. Volumenwiderstand (ohm-cm)1.6 × 10¹⁵ Dielektrische Festigkeit (Volt/ml)450

Variationen
7451-0012/7450-0027®ohne Füllstoff, hohe Dehnung 7451-0148/7450-0022®Flexibler, Härte 70 (Shore D)

Ein weiteres, geeignetes Kunstharz ist Stycast 2762® mit den folgenden Kenndaten:

Physikalisch:
Spez. Gewicht2.2 Biegefestigkeit (kg/cm²)
bei 21°C759 bei 149°C539 bei 250°C315 Biegemodul (kg/cm²)
bei 21°C84 000 bei 149°C70 000 Wasseraufnahme
(in % bei 25°C über 24 Stunden)0.02 Wärmeleitfähigkeit
(cal) (cm)/(Sek.) (cm²) (°C)0.0033 Härte (Shore D)96 Druckfestigkeit (kg/cm²)1260 Elastizitätsmodul (kg/cm²)84 000 Wärmeausdehnung (pro °C)27 × 10^-6

Elektrisch:

Nach dem Einführen der Wicklung in die zylindrische Statorhülse wird das Epoxidharzgemisch von einer Seite in die Wicklungszwischenräume unter Druck gepreßt, und von der anderen Seite mittels Vakuum durch diese hindurchgezogen. Nach dem Aushärten ist die Wicklung fest und sicher mit den Statorlamellen verbunden. Um die Oberfläche zu vergrößern, stehen die Wicklungsenden auf beiden Seiten in der Umgebung der Wicklungsköpfe über. Die Endflächen können so bearbeitet werden, daß sie vollkommen eben sind, so daß eine gute Wärmeleitfähigkeit zwischen diesen und den Endstücken des Motorgehäuses (nicht dargestellt) entsteht. In der Regel sorgt jedoch bereits der gute thermische Kontakt zwischen Harz und Statorhülse bzw. Aluminiumgehäuse (32) für ausreichende Wärmeableitung.

In Fig. 5 sind die Entmagnetisierungskurven von erfindungsgemäß verwendeten magnetischem Material dargestellt. Bei Temperaturen bis 100°C tritt mit größter Wahrscheinlichkeit keine Entmagnetisierung auf. Bei Temperaturen von über 100°C ist ein Knick in der Kurve, der bei 140°C bei Bd = 3500 Gauß und Hd = 6000 Oe auftritt. Der starke Abfall der Koerzivität bei Feldstärkern über 6000 Oe kann zu erheblicher Entmagnetisierung führen. Die Permeanz (der magnetische Leitwert) P entspricht dem Betriebsabfall des Magneten in einem bestimmten Stromkreis. Der Abfall ist gegeben durch

wobei
Lmdie Magnetlänge in seiner Orientierungsrichtung, Lgdie Länge des Magnetspalts, Amdie Fläche des Magneten, und Agdie Fläche des Luftspaltes ist.

Das zulässige Entmagnetisierungsfeld Ha ist durch eine Kurve gegeben, die P + 1 darstellt und die durch (Hd,Bd) an der Knickstelle geht. Es kann ausgedrückt werden als

Wird für P der zuvor genannte Ausdruck eingesetzt, so vereinfacht sich die Gleichung wie folgt:

Damit kann das maximal zulässige Entmagnetisierungsfeld Ha für eine gegebene Entmagnetisierungs-Charakteristik und Betriebs-Permeanz P berechnet werden. Für Vergleichszwecke kann der ungünstigste Fall für das Entmagnetisierungsfeld angenommen werden, wenn der Statorstrom so eingestellt wird, daß die Stator MMF genau entgegengesetzt der Motor MMF ist. Dies ist eine realistische Annahme, da viele Servomotoren gebremst werden, indem die Phasenleiter kurzgeschlossen werden, so daß eine derartige Feldausrichtung entsteht. Der Strom in der Phase A erreicht einen Spitzenwert, und der Strom der Phasen B und C entspricht dem halben Spitzenstrom. Entsprechend der Symmetrie ist das Armaturenfeld H radial zur Mittellinie des Magneten. Geht man von diesem Pfad aus, so ergibt sich für die wirksamen Ampere-Windungen pro Pol

worin C in Serie geschaltete Leiter pro Phase sind. Nach Ampere's Gesetz ergibt sich daraus

So kann für eine gegebene Kombination von Polen, Luftspaltlänge, Magnetlänge, Leiter und Strom des Entmagnetisierungsfeld H berechnet werden.

Die Auflösung der Gleichung (2) für den Spitzenstrom und Einsetzen des zulässigen Entmagnetisierungsfeldes Ha gleich dem Feld H ergibt

Setzt man Gleichung (1) für H ergibt sich

Damit ist der maximal zulässige Spitzenstrom vor dem Entmagnetisieren als Funktion des Magnetmaterials (Bd, Hd) und des Magnetkreises (Pole, Lm, Lg, Am, Ag, C) dargestellt.

Die folgende Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Parameter der Gleichung (3) für die Ausführung mit konventionellen Nuten sowie für die Ausführung mit der Wicklung im Luftspalt entsprechend der Erfindung. In beiden Fällen wird NdFeB-Magnetmaterial, wie in Fig. 5 dargestellt, verwendet, mit (Hd, Bd) von (6000, 3500) wie folgt:

Tabelle 1

Wie sich aus der Tabelle 1 ergibt, gestattet der Motor nach der Erfindung einen viermal höheren Spitzenstrom gegenüber dem konventionellen Motor. Mit einem Maximalstrom von 37.8 A RMS vor der Entmagnetisierung liefert der konventionelle Motor ein für Hochleistungsmotoren unzureichendes Spitzendrehmoment.

Bei relativ großem Luftspalt von 8.5 mm entsprechend der Erfindung ist die Reluktanz des Magnetkreises für den im Stator entstehenden Fluß ausreichend hoch, so daß der Fluß, wie er von den Permanentmagneten gesehen wird, unter dem Wert bleibt, der für die Entmagnetisierung ausreichen würde. Nach der Erfindung muß das Verhältnis von Luftspaltlänge (Lg) zu Magnetlänge (Lm) im Bereich zwischen 0.5 und 2.0 sein (vgl. Fig. 1). Permeanzwerte im Bereich von 4 bis 6, wie sie für Nutenkonstruktionen üblich sind, sind für die Ausführung nach der Erfindung mit Hochenergieprodukt- Magneten unerwünscht, da sie eine große Menge des teuren Magnetmaterials erfordern bzw. zu Luftspaltabmessungen führen, die zu klein sind, um die erforderliche Anzahl von Wicklungen darin unterzubringen, wie sie für Hochleistungs-Servomotoren unbedingt erforderlich sind.

Das Verhältnis von Zwischenpolabstand (Lip) zur radialen Spaltlänge (Lg) sollte entsprechend der Erfindung (Fig. 1) über 3.1 liegen. Bei Magneten mit hohem Energieprodukt ist dieses Verhältnis von großer Bedeutung, da ein geringerer Wert die nicht wirtschaftliche Verwendung von teurem Permanentmagnet-Material zur Folge hat aufgrund von höheren Streuverlusten. Fig. 6 ist ein Diagramm, das das dynamische Verhalten von zwei Motoren mit annähernd gleichen äußeren physikalischen Abmessungen darstellt. Die Kurven (60) und (61) repräsentieren konventionelle Nuten-Statorausführungen mit Sm₂Co₁₇-Permanentmagneten mit einem Energieprodukt von ca. 27 MGOe, während die Kurven (62) und (63) einen Motor nach der Erfindung mit NdFeB-Permanentmagneten mit einem Energieprodukt von ca. 35 MGOe repräsentieren. Der Bereich A in Fig. 6 bedeutet eine Zunahme des kontinuierlichen Betriebs um ca. 70%, während der Bereich B eine Steigerung des intermittierenden Betriebs um 80% bedeutet. Diese Zunahme der Leistung wird entsprechend der Erfindung erzielt mit einem nur um 30% höheren Energieprodukt der verwendeten Permanent-Magnete.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Motors mit einem Permanentmagnet-Läufer, einer zylindrischen Statorhülse aus magnetischem Material und einer im Luftspalt zwischen Statorhülse und Läufer angeordneten, an der Innenwand der Statorhülse mittels eines Gießharzes fest verankerten Multiphasen-Statorwicklung aus einer Mehrzahl von sich überlappenden, vorgeformten flachen Spulen, aus denen die Wicklung auf einem temporären zylindrischen Träger geformt wird, dessen eines Ende einen reduzierten Durchmesser aufweist, und die Wicklungsköpfe im Bereich des Trägerendes mit verringertem Durchmesser nach innen weisen, während jene im Bereich des anderen Trägerendes nach außen weisen, und der Träger mit darauf befindlicher Wicklung mit dem Trägerende mit verringertem Durchmesser voran in die zylindrische Statorhülse geschoben wird, sodann die Wicklung mit dem Gießharz imprägniert und anschließend der Träger von der Seite mit den nach außen weisenden Wicklungsköpfen her aus der Statorhülse entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorspulen- Wicklungen in einem Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte aufweist:

- Wickeln der Motorphasenspulen in einer Hohlform, deren Höhlung der gewünschten Gestalt der Spulen entspricht;
- Verkleben der Windungen der einzelnen Spulen, bevor diese der Form entnommen werden, unter Verwendung eines selbstklebenden Spulendrahtes; und
- überlappendes Anordnen der einzelnen Spulen zum Ausbilden der Multiphasen-Statorwicklung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorspulen automatisch in der zuvor festgelegten Hohlform gewickelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen vor dem Entfernen aus der Hohlform automatisch untereinander verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen zur Ausbildung der Dreiphasenwicklung überlappend angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,0026 (cal) (cm)/(Sek.) (cm²) (°C) aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz einen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweist, der gleich dem oder größer als der der zylindrischen Statorhülse ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz einen elektrischen nicht leitenden, unmagnetischen keramischen Füllstoff enthält.