DE4021256A1 - Eisenloser rotor fuer einen elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zylinderförmigen, eisenlosen Rotor aus gewickeltem Draht für einen Elektromotor, dessen Rotorwicklungen durch Backlack miteinander verbunden sind und dessen äußerer Zylindermantel mit einem Faden bewickelt ist, wobei der Faden durch eine aushärtende Masse mit den Rotorwicklungen verbunden ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors.

Rotoren der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bereits seit einiger Zeit bekannt. Zur Herstellung solcher Rotoren wird ein mit einem Isolierlack versehener Kupferdraht verwendet, auf den eine zweite Lackschicht aufgebracht ist, ein sogenannter Backlack. Die zunächst eben gewickelten Windungen des Rotors werden zu einer Zylinderhülse zusammengelegt und in einer Form kalibriert, wobei die einzelnen Drähte durch Wärmebehandlung miteinander verbacken werden, wodurch der Rotor seine mechanische Stabilität erhält. Die Wärmebehandlung wird so durchgeführt, daß zwar der Backlack aufschmilzt, nicht jedoch der darunter befindliche Isolierlack. Für normale Betriebsbedingungen, speziell normale thermische Betriebsbedingungen und auch normale Drehzahlen, reicht die durch das Verbacken der einzelnen Drähte erreichte Stabilität des Rotors aus. Bei speziellen Anwendungen werden die Elektromotoren jedoch bei thermischen Bedingungen betrieben, bei denen die Rotortemperatur nahe an die Schmelztemperatur des Backlacks heranreicht. Insbesondere bei höheren Drehzahlen zeigt der Rotor dann die Tendenz, sich nach außen aufzubiegen. Um diesem Problem abzuhelfen und die Elektromotoren auch bei ungünstigeren thermischen Betriebsbedingungen einsetzen zu können, hat man den äußeren Zylindermantel des Rotors mit Glasseide umwickelt und die Glasseide mit einem Epoxydharz getränkt. Obgleich hierdurch die Eigenstabilität des Rotors wesentlich verbessert werden konnte, ist das Aufbringen des Epoxydharzes aufwendig und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung so zu verbessern, daß der Rotor einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

Hinsichtlich des Rotors wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die aushärtende Masse ein Backlack ist.

In Hinblick auf das Verfahren zum Herstellen des Rotors wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß man den Rotor aus mit Backlack beschichteten Drähten wickelt, kalibriert, den äußeren Zylindermantel des Rotors mit einem mit Backlack überzogenen oder getränkten Faden bewickelt und den so bewickelten Rotor in einem Ofen backt.

Falls der Rotor erst zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Faden bewickelt werden soll, kann der Rotor auch bereits nach dem Kalibrieren das erste Mal gebacken werden.

Auf diese Weise läßt sich sehr einfach ein Rotor herstellen, der auch im ungünstigen thermischen Bereich, d. h. bei Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt des Backlacks zufriedenstellend arbeitet, ohne daß sich der Rotor unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen aufbiegt. Da der Rotor nach dem Bewickeln mit dem Faden lediglich einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wird der aufgewickelte Faden nicht mehr verschoben. Ferner ist der Faden gleichmäßig mit dem Backlack versehen, so daß durch das Aufwickeln des Fadens keine Unwuchten in dem Rotor entstehen können. Durch die gleichmäßige Aufbringung des Backlacks erübrigt sich auch eine erneute Kalibrierung des Rotors. Da sowohl der Faden als auch die Rotorwicklungen mit Backlack überzogen sind, lassen sich Anfang und Ende des Fadens einfach durch Hitzeeinwirkung oder durch Anlösen des Backlacks an dem Rotor anheften, bevor dieser erneut in dem Ofen gebacken wird. Dadurch wird die Handhabung so einfach, daß das Bewickeln des Rotors mit dem Faden in automatisierter Form erfolgen kann. Erstaunlich an dem erfindungsgemäßen Rotor und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß eine deutliche Erhöhung der Eigenstabilität des Rotors bei erhöhter thermischer Belastung erreicht werden kann, obwohl der Faden durch Backlack mit den Rotorwicklungen verbunden ist, welcher bei erhöhten Temperaturen ebenso weich wird wie auch der Backlack, der die Rotorwicklungen zusammenhält.

Obgleich man als Faden praktisch alles verwenden kann, was eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist - denkbar wäre fast alles, angefangen von einem Zwirn bis zu Kohlefasern -, wird bevorzugt, wenn man als Faden ein- oder mehrfaserige Glasseide verwendet. Glasseide ist verhältnismäßig preiswert und läßt sich auch relativ einfach mit dem Backlack überziehen. Als Backlack verwendet man bevorzugt ein etwa bei 160°C schmelzendes modifiziertes Polyamid. Hierbei handelt es sich um handelsübliche Backlacke, mit denen auch der Draht überzogen ist, aus dem der Rotor gewickelt wird.

Um das Bewickeln des Rotors mit dem Faden noch weiter zu vereinfachen, ist es günstig, wenn man den Anfang und das Ende des Fadens durch Anlösen oder Anschmelzen des Backlackes im Bereich des Anfangs und Endes des Fadens auf dem Rotor fixiert.

Das Fixieren des Anfangs und des Endes des Fadens auf dem Rotor kann auf einfache Weise mit einer erwärmten Lötspitze erfolgen.

Obgleich auch andere Arten der Bewicklung des Rotors mit dem Faden denkbar wären, wird bevorzugt, wenn man den Rotor einlagig schraubenförmig bewickelt, wobei die Windungen des Fadens dicht nebeneinander liegen. Auf diese Weise liegen die Windungen des Fadens genau in Kraftrichtung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht einen Rotor zu Beginn des Bewickelns mit einem mit Backlack versehenen Faden, und

Fig. 2 ebenfalls in einer schematischen Ansicht den Rotor aus Fig. 1 gegen Ende des Bewicklungsvorganges.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird zunächst in herkömmlicher Weise ein eisenloser Rotor 1 hergestellt. Wie im einzelnen nicht näher dargestellt, werden hierzu Drahtwindungen zu einem Zylinder zusammengesetzt. Diese Drahtwindungen werden dann in einer Form unter Druck miteinander verbacken. Dieses Verbacken kommt dadurch zustande, daß der für die Drahtwindungen verwendete Draht nicht nur mit einem Isolierlack, sondern über dem Isolierlack auch noch mit einem Backlack beschichtet ist. Beim Verbacken schmilzt dieser Backlack auf und hält nach dem Abkühlen des Rotors die einzelnen Drahtwindungen zusammen.

Im Anschluß daran wird der Rotor 1 mit einer in Backlack getränkten Glasseide 2 bewickelt. Das Tränken bzw. Beschichten der Glasseide erfolgt in gleicher Weise wie auch das Beschichten der für die Herstellung des Rotors verwendeten Kupferdrähte. Wenn die Glasseide 2 mit dem Backlack beschichtet ist, kann sie, wie normaler Kupferdraht auch, auf Rollen 3 gewickelt werden. Zum Bewickeln des Rotors 1 wird nun die mit Backlack versehene Glasseide 2 von einer Rolle 3 abgewickelt, wobei der Anfang der Glasseide mittels einer erwärmten Lötspitze 4 an dem Rotor 1 angeheftet wird. Durch das Andrücken des Anfangs der Glasseide 2 mit der erwärmten Lötspitze 4 verschmilzt der Backlack an dieser Stelle, wodurch der Anfang der Glasseide an dem Rotor 1 fixiert wird. Nun wird der Rotor 1 in Richtung des Pfeiles D um seine Längsachse gedreht, während die Rolle 3 parallel zur Längsachse in Richtung des Pfeiles L verschoben wird. Hierdurch wird die mit Backlack getränkte Glasseide Wicklung neben Wicklung auf die zylindrische Außenseite des Rotors 1 aufgewickelt. Wenn der Rotor im wesentlichen vollständig bewickelt ist, wird die Glasseide durchtrennt. Das Ende des aufgewickelten Glasseidenfadens wird wieder mit der Lötspitze 4 an dem Rotor 1 angeheftet.

Im Anschluß daran wird der so mit der Glasseide 2 bewickelte Rotor, wie aus der Zeichnung nicht mehr ersichtlich ist, erneut in einem Ofen einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei der Backlack des Seidenfadens anschmilzt und sich mit dem Backlack der Drahtwindungen des Rotors 1 verbindet. Bei dieser Wärmebehandlung legt sich die Glasseide eng an die Drahtwindungen an, so daß sie bei dem später fertigbewickelten Rotor praktisch nicht aufträgt. Die Außenabmessungen des Rotors ändern sich durch die Bewicklung mit der Glasseide kaum.

Anstelle des Anheftens des Anfangs und Endes der Glasseide 2 mittels einer erwärmten Lötspitze 4 kann man den Backlack auch mit Alkohol anlösen. Hierzu reicht es ebenfalls aus, daß nur Anfang und Ende der Glasseide 2 mit Alkohol benetzt werden. Der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Backlack ist ein Thermoplast aus einem modifizierten Polyamid, wie es auch für die handelsüblichen, mit Backlack beschichteten Kupferdrähte verwendet wird.

Anstelle von Glasseide kann auch jedes andere fadenartige Material verwendet werden, das eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist. Insbesondere einfaserige Glasseide wird jedoch auch deswegen bevorzugt, da diese in den gleichen Anlagen mit Backlack versehen werden kann, in denen auch Kupferdrähte mit Backlack beschichtet werden.

Claims (8)

1. Zylinderförmiger, eisenloser Rotor aus gewickeltem Draht für einen Elektromotor, dessen Rotorwicklungen durch Backlack miteinander verbunden sind und dessen äußerer Zylindermantel mit einem Faden (2) bewickelt ist, wobei der Faden durch eine aushärtende Masse mit den Rotorwicklungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtende Masse ein Backlack ist.

2. Verfahren zum Herstellen eines Rotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rotor aus mit Backlack beschichteten Drähten wickelt, kalibriert, den äußeren Zylindermantel des Rotors mit einem mit Backlack überzogenen oder getränkten Faden bewickelt und den so bewickelten Rotor in einem Ofen backt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rotor sowohl vor dem Bewickeln mit dem Faden als auch danach backt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Faden ein- oder mehrfaserige Glasseide verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Backlack einen etwa bei 160°C schmelzenden thermoplastischen Lack aus einem modifizierten Polyamid verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Bewickeln des Rotors mit dem Faden dessen Anfang und Ende durch Anlösen oder Anschmelzen des Backlacks im Bereich des Anfangs und Endes auf dem Rotor fixiert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Anfang und Ende des Fadens mit einer erwärmten Lötspitze auf dem Rotor anheftet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rotor einlagig schraubenförmig bewickelt, wobei die Wicklungen des Fadens dicht nebeneinander liegen.