WO2008006678A1 - Läufer mit isolationshülse an der läuferwelle - Google Patents

Läufer mit isolationshülse an der läuferwelle Download PDF

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WO2008006678A1
WO2008006678A1 PCT/EP2007/056139 EP2007056139W WO2008006678A1 WO 2008006678 A1 WO2008006678 A1 WO 2008006678A1 EP 2007056139 W EP2007056139 W EP 2007056139W WO 2008006678 A1 WO2008006678 A1 WO 2008006678A1
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WO
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rotor
rotor core
insulating sleeve
collar
sleeve
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PCT/EP2007/056139
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Inventor
Walter Reisenweber
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H02K3/51—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto applicable to rotors only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/38—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto
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    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/10—Applying solid insulation to windings, stators or rotors

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for an electric motor or generator according to the preamble of claim 1. It also relates to a method for isolating the rotor shaft of an electric motor or generator according to the preamble of claim 9. Finally, the invention relates to a use of a formation of a Collar compressible insulation sleeve according to the preamble of claim 16.
  • German patent application DE 3631943 A1 discloses a commutator motor with a rotor shaft and a rotor core arranged on the rotor shaft with rotor core and
  • Winding forms two winding heads, one of which faces a likewise arranged on the rotor shaft commutator and the other facing away from this.
  • Rotor shaft is electrically insulated from the winding heads of the rotor package by a sleeve-shaped insulating cover enclosing the rotor shaft on both sides of the rotor core.
  • the sleeve-shaped insulating cover disclosed in DE 3631943 A1 on the side of the rotor core facing the commutator can be compressed in the longitudinal direction of the rotor shaft in order to be able to adapt to the distance between rotor core and commutator that varies in the individual case due to manufacturing tolerances.
  • the overall length is essentially determined by the total length of the components arranged on the rotor shaft.
  • the invention is therefore an object of the invention to reduce the total length of the rotor arranged on the components.
  • the present invention teaches a runner with the features of claim 1 and a runner with the features of claim 3. It also teaches a method for insulating a rotor shaft having the features of claim 9. Finally, it teaches a use of a compressible insulation sleeve with the features of claim 16.
  • the collar formed by the upsetting of the insulation sleeve creates in the radial direction - that is perpendicular to the rotor shaft - a creeping distance, which can replace the usual, extending in the longitudinal direction of the rotor shaft creepage path in whole or in part. Therefore, while maintaining the prescribed creepage distance, the length of the projection of the insulation sleeve at the end of the rotor shaft can be reduced, thereby reducing the overall length of the rotor shaft arranged components.
  • the present invention advantageously enables more compact design of electric motors and generators. This can save material and costs.
  • household appliances with electric motors of smaller overall length can be made more compact and / or reduced in weight.
  • the compressed insulation sleeve is preferably located at the end of the rotor shaft adjacent to a bearing in which the rotor shaft is rotatably mounted. Due to the shorter compared to the prior art design of the insulating sleeve, the bearing can be arranged closer to the rotor core, whereby the length of the motor or generator can be shortened.
  • the part of the insulating sleeve is preferably compressed, which protrudes beyond the winding head.
  • the non-compressed insulation sleeve for this purpose has a compressible portion which is located on the side facing away from the rotor core side of the insulating sleeve. This section is preferably chosen so that it is not covered by a winding head after a winding of the rotor core.
  • the preferred compressible portion has a smaller radial wall thickness than the remaining part of the insulating sleeve.
  • an unambiguous separation of functions between the portion which can be compressed with little pressure in the longitudinal direction and the rest of the insulation sleeve that is substantially rigid in the longitudinal direction can be achieved so that when the insulation sleeve is compressed, only the portion is compressed and forms the desired collar.
  • the reduced wall thickness is achieved, for example, by a larger inner diameter of the compressible section.
  • the insulating sleeve is preferably attached axially to the rotor shaft. After attaching the ungestauchten insulation sleeve on an end face of the rotor core of the rotor core is preferably first wound with the rotor winding and only then compressed the insulating sleeve to form the collar. In this way, it can be prevented that the collar obstructs the winding of the rotor core.
  • the winding head formed by the rotor winding in the region of the insulating sleeve is pressed in the longitudinal direction of the rotor shaft before the insulating sleeve is compressed.
  • the longitudinal extent of the winding head can be reduced and the insulating sleeve can be selected shorter, which is the - A -
  • the windings are preferably coated with a resin to solidify them.
  • resins are polyester resin and epoxy resin. This step can in particular prevent the winding head from expanding again after pressing.
  • the coil may be soaked in resin for coating, for example, in a resin bath. Most preferably, it is drizzled with resin.
  • the winding can be coated with resin before or after swaging the insulation sleeve.
  • the winding is coated after the upsetting of the insulating sleeve.
  • at least part of the collar, particularly preferably the entire collar, of the insulating sleeve is also coated with the resin so as to also solidify it and thereby prevent it from dissolving again.
  • the collar is formed by crimping the sleeve end facing away from the rotor core.
  • the collar is formed by rolling up the sleeve material.
  • the sleeve material starting from the end of the insulating sleeve, which is remote from the rotor core, rolled over the outside of the insulating sleeve, similar to a turtleneck garment.
  • the collar is formed in this embodiment of the invention by the rolled-up sleeve material.
  • the formation of the collar is facilitated by the fact that before or in the step of upsetting the sleeve material is temporarily softened by supplying heat at least in sections.
  • the preferred rotor comprises a preferably star-shaped insulating end disc, which covers the end face of the rotor core in order to isolate there the rotor core from the winding head.
  • the insulating sleeve is designed in one piece with the insulating end disc. This makes it possible to reduce the number of components and the steps in the manufacture of the rotor according to the invention, because insulating end disk and sleeve can be mounted in one operation on the rotor.
  • the insulating end disk preferably has an inner region and an outer cut-out edge region, wherein the inner region has a depression on the side of the insulating disk facing away from the rotor core.
  • the recess may at least partially accommodate the winding head and thereby further reduce the length of the rotor core. Through the depression can also be achieved that there the winding is not applied to the insulating end. This can counteract accumulation of resin in this area and, consequently, imbalance caused thereby.
  • the engine or generator can be quieter and less prone to wear. In addition, casting resin can be saved.
  • Preferred materials for the insulating sleeve or the combined insulating end / insulating sleeve are plastics, particularly preferably phenolic resins or other heat-resistant plastics.
  • the preferred material is a thermoplastic.
  • the insulating sleeve or the combined insulating end disk / insulating sleeve is preferably produced by injection molding or - if two material components should be used - in a 2-component injection molding process.
  • the present invention is preferably used in an electric motor, more preferably in a commutator motor, more preferably in household appliances.
  • the engine may power a blower in a vacuum cleaner or in a hair dryer or in a hand blender or work shaft in a food processor.
  • 1 shows a longitudinal section of the rotor according to the invention with the insulating sleeve connected and compressed integrally with the insulating end disk; 2 shows a longitudinal section of the uncompressed insulation sleeve connected in one piece with the insulating end disk; and
  • Fig. 3 a view of the integrally connected to the insulating disc uncompressed
  • Insulation sleeve along its axis of rotational symmetry from above.
  • FIG. 1 Shown in FIG. 1 is a rotor 1 for a commutator motor with a rotor shaft 2 which carries a rotor core and a commutator 3.
  • the rotor package comprises a rotor core 4, which is wound with a rotor winding, which runs in a known manner through winding tunnel 5 of the rotor core 4 and at the end faces of the rotor core 4 each a winding head 6, 7 forms.
  • the winding heads 6, 7 are electrically insulated from the rotor core 4 by star-shaped insulating end disks 8, 9.
  • the rotor core 4 is electrically insulated from the rotor winding by a high-voltage resistant film, not shown, which extends over the entire length of the rotor core 4 and the insulating end disks 8, 9.
  • the insulating end disks 8 and 9 have a thickness of, for example, 2.5 millimeters in order to provide a correspondingly long creepage distance in the gap formed between the insulating end disk 8, 9 and the film.
  • the winding heads 6, 7 are electrically insulated from the rotor shaft 2 by insulation sleeves 8 and 9 integrally connected to the insulating sleeves 10 and 11, respectively.
  • the winding head 7 on the side facing away from the commutator 3 side of the rotor core is compressed axially.
  • the projecting beyond this winding head 7 portion of the insulating sleeve 1 1 is compressed, in such a way that the sleeve material, starting from the end of the insulating sleeve 1 1, which faces away from the rotor core 4, is rolled over the outside of the insulating sleeve 1 1 and thereby a collar 13 forms.
  • the collar 13 has a radial thickness of, for example, 2 millimeters and thus forms a corresponding creepage distance in the radial direction.
  • the insulating sleeve 10 which isolates the commutator-side end winding 6 of the rotor shaft 2, protrudes to depict the necessary creepage distance 3 millimeters beyond the end of the winding head 6 addition. It is not compressed and has no section intended for upsetting.
  • a compressible insulation sleeve 1 1 is also used on the side of the commutator 3, for example the compressible insulation sleeve disclosed in the published patent application DE 3631943 A1.
  • the rotor core with the rotor winding and the collar 13, the insulating sleeve 1 1 facing away from the commutator 3 are coated with polyester resin for fixing, for example.
  • the insulating disc 9 integrally connected to the insulating sleeve 1 1 is seen on the side facing away from the commutator 3 side of the rotor core 4 in the unpressed state. It has a stiff portion 14 and a compressible portion 15, which has a lower mechanical strength than the rigid portion 14 for better mechanical compressibility.
  • the transition from the stiff 14 to the compressible portion 15 is preferably approximately where, after the winding of the rotor core 4 with the rotor winding of the winding head 7 ends.
  • Fig. 3 shows the star-shaped insulating end 9 with integrally molded unpressed insulation sleeve 1 1 from above. Placed on the rotor core 4, the teeth 16 cover the end faces of the rotor core 4, while the ends 17 of the winding tunnel 5 remain uncovered by the grooves 17.
  • the commutator 3, the commutator-side Isolierendfusionn 8 with the integrally molded insulating sleeve 10 are first placed on the rotor axis 2. Subsequently, the rotor core 4 is wound with the rotor winding. The winding head 7 on the side remote from the commutator 3 of the rotor core 4 is pressed in the direction of the rotor core 4.
  • the present invention advantageously enables a shortening of the rotor 1. It is preferably suitable for use in an electric motor, particularly preferably in a commutator motor, particularly preferably in household appliances.
  • the engine may power a blower in a vacuum cleaner or in a hair dryer or in a hand blender or work shaft in a food processor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Bei einem Läufer (1) für einen elektrischen Motor oder Generator mit einer Läuferwelle (2), einem Läuferkern (4) und einer die Läuferwelle (2) umschließenden Isolationshülse (11), die an einer nicht einem Kommutator (3) zugewandten Stirnseite des Läuferkerns (4) auf der Läuferwelle (2) angeordnet ist, weist erfindungsgemäß die Isolationshülse (11) an dem vom Läuferkern (4) abgewandten Ende einen Kragen (13) mit einem Außendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des an den Kragen (13) angrenzenden Teils der Isolationshülse (11) ist. Der Kragen (13) wird durch Stauchen der Isolationshülse (11) gebildet. Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Verkürzung des Läufers (1). Sie eignet vorzugsweise zum Einsatz in einem elektrischen Motor, besonders vorzugsweise in einem Kommutatormotor, besonders vorzugsweise in Haushaltsgeräten. Zum Beispiel kann der Motor ein Gebläse in einem Staubsauger oder in einem Haartrockner oder in einem Stabmixer oder eine Arbeitswelle in einer Küchenmaschine antreiben.

Description

Läufer mit Isolationshülse an der Läuferwelle
Beschreibung
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer für einen elektrischen Motor oder Generator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zum Isolieren der Läuferwelle eines elektrischen Motors oder Generators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung einer unter Bildung eines Kragens stauchbaren Isolationshülse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Stand der Technik
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 3631943 A1 wird ein Kommutatormotor mit einer Läuferwelle und einem auf der Läuferwelle angeordneten Läuferpaket mit Läuferkern und
Läuferwicklung beschrieben. Die auf den Stirnseiten des Läuferkerns überstehende
Wicklung bildet zwei Wickelköpfe, von denen der eine einem ebenfalls auf der Läuferwelle angeordneten Kommutator zugewandt und der andere von diesem abgewandt ist. Die
Läuferwelle wird gegenüber den Wickelköpfen des Läuferpakets durch eine die Läuferwelle umschließende hülsenförmige Isolationsabdeckung auf beiden Seiten des Läuferpakets elektrisch isoliert.
Es ist bekannt, dass zwischen dem Ende des Wickelkopfs und der Läuferwelle Kriechstrecken vorgesehen werden müssen, um Kriechströmen zwischen der Läuferwickelung und der Läuferwelle entgegenzuwirken. Die VDE-Vorschrift EN 60335-1 :1994 verlangt bei aktiven lackierten oder emaillierten Wicklungen je nach Bauart Mindestkriechstrecken. Bei Motoren oder Generatoren der eingangs beschriebenen Art wird dies üblicherweise dadurch erreicht, dass die hülsenförmige Isolierabdeckung einige Millimeter über das Ende des Wickelkopfs hinaus übersteht. Hierdurch wird in Längsrichtung der Läuferwelle eine isolierte Kriechstrecke erforderlicher Länge vom Wickelkopf zur blanken Läuferwelle gebildet. Die in DE 3631943 A1 offenbarte hülsenförmige Isolierabdeckung auf der dem Kommutator zugewandten Seite des Läuferpakets ist in Längsrichtung der Läuferwelle stauchbar, um sich dem im Einzelfall aufgrund von Fertigungstoleranzen variierenden Abstand zwischen Läuferpaket und Kommutator anpassen zu können.
Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
Es ist in vielen Anwendungen wünschenswert, die Baulänge elektrischer Motoren und Generatoren so klein wie möglich zu halten. Die Baulänge wird wesentlich durch die Gesamtlänge der auf der Läuferwelle angeordneten Komponenten bestimmt. Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Gesamtlänge der auf dem Läufer angeordneten Komponenten zu reduzieren.
Erfindungsgemäße Lösung
Zur Lösung der Aufgabe lehrt die vorliegende Erfindung einen Läufer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Läufer mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Sie lehrt außerdem ein Verfahren zum Isolieren einer Läuferwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Schließlich lehrt sie eine Verwendung einer stauchbaren Isolationshülse mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
Der durch das Stauchen der Isolationshülse gebildete Kragen schafft in radiale Richtung - also senkrecht zur Läuferwelle - eine Kriechstrecke, welche die übliche, in Längsrichtung der Läuferwelle verlaufende Kriechstrecke ganz oder teilweise ersetzen kann. Deshalb kann bei Einhaltung der vorgeschriebenen Kriechstreckenlänge die Länge des Überstands der Isolationshülse am Ende der Läuferwelle reduziert werden, wodurch sich die Gesamtlänge der auf der Läuferwelle angeordneten Komponenten reduziert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, elektrische Motoren und Generatoren kompakter zu konstruieren. Dies kann Material und Kosten einsparen. Außerdem lassen sich zum Beispiel Haushaltsgeräte mit Elektromotoren kleinerer Baulänge kompakter gestalten und/oder im Gewicht reduzieren. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die gestauchte Isolationshülse befindet sich vorzugsweise am Ende der Läuferwelle angrenzend an ein Lager, in dem die Läuferwelle drehbar gelagert ist. Durch die im Vergleich zum Stand der Technik kürzere Bauform der Isolationshülse kann das Lager näher an dem Läuferpaket angeordnet werden, wodurch die Baulänge des Motors oder Generators verkürzt werden kann.
Um einen Kragen zu erzeugen, der an den Wickelkopf angrenzt, wird vorzugsweise der Teil der Isolationshülse gestaucht, der über den Wickelkopf hinausragt. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die ungestauchte Isolationshülse hierzu einen stauchbaren Abschnitt auf, der sich auf der vom Läuferkern abgewandten Seite der Isolationshülse befindet. Dieser Abschnitt ist vorzugsweise so gewählt, dass er nach einem Bewickeln des Läuferkerns nicht von einem Wickelkopf bedeckt ist. Der bevorzugte stauchbare Abschnitt hat eine geringere radiale Wandstärke als der übrige Teil der Isolationshülse. Dadurch kann eine eindeutige Funktionstrennung zwischen dem mit geringem Druck in Längsrichtung stauchbaren Abschnitt und dem in Längsrichtung im Wesentlichen steifen Rest der Isolationshülse erreicht werden, sodass beim Stauchen der Isolationshülse nur der Abschnitt gestaucht wird und den gewünschten Kragen bildet. Die reduzierte der Wandstärke wird zum Beispiel durch einen größeren Innendurchmesser des stauchbaren Abschnitts erreicht.
Die Isolationshülse wird vorzugsweise axial auf die Läuferwelle aufgesteckt. Nach dem Anbringen der ungestauchten Isolationshülse an einer Stirnseite des Läuferkerns wird der Läuferkern vorzugsweise zunächst mit der Läuferwicklung bewickelt und erst danach die Isolationshülse unter Bildung des Kragens gestaucht. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Kragen das Bewickeln des Läuferkerns behindert.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der von der Läuferwicklung im Bereich der Isolationshülse gebildete Wickelkopf in Längsrichtung der Läuferwelle gepresst, bevor die Isolationshülse gestaucht wird. Hierdurch lässt sich die Längsausdehnung des Wickelkopfs reduzieren und die Isolationshülse kann kürzer gewählt werden, was die - A -
Gesamtlänge der auf der Läuferwelle angeordneten Komponenten weiter reduziert.
Nachdem der Läuferkern bewickelt worden ist, werden die Wicklungen vorzugsweise mit einem Harz beschichtet, um sie zu verfestigen. Bevorzugte Harze sind Polyesterharz und Epoxydharz. Dieser Schritt kann insbesondere verhindern, dass der Wickelkopf sich nach dem Pressen wieder ausdehnt. Die Wicklung kann zum Beschichten zum Beispiel in einem Harzbad mit Harz getränkt werden. Besonders vorzugsweise wird sie mit Harz beträufelt. Die Wicklung kann vor oder nach dem Stauchen der Isolationshülse mit Harz beschichtet werden. Vorzugsweise wird die Wicklung nach dem Stauchen der Isolationshülse beschichtet. Besonders vorzugsweise wird dabei auch wenigstens ein Teil des Kragens, besonders vorzugsweise der ganze Kragen, der Isolationshülse mit dem Harz beschichtet, um auch ihn zu verfestigen und dadurch zu verhindern dass er sich wieder auflöst.
In einer Ausführung der Erfindung wird der Kragen durch Kröpfen des vom Läuferkern abgewandten Hülsenendes gebildet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Kragen durch Aufrollen des Hülsenmaterials gebildet. Vorzugsweise wird dabei das Hülsenmaterial ausgehend von dem Ende der Isolationshülse, das dem Läuferkern abgewandt ist, über die Außenseite der Isolationshülse aufgerollt, ähnlich einem Rollkragen bei Kleidungsstücken. Der Kragen wird in dieser Ausführung der Erfindung durch das aufgerollte Hülsenmaterial gebildet.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Bildung des Kragens dadurch begünstigt, dass vor oder im Schritt des Stauchens das Hülsenmaterial durch Zufuhr von Wärme vorübergehend wenigstens abschnittsweise erweicht wird.
Der bevorzugte Läufer umfasst eine vorzugsweise sternförmige Isolierendscheibe, welche die Stirnseite des Läuferkerns abdeckt, um dort den Läuferkern vom Wickelkopf zu isolieren. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Isolationshülse einstückig mit der Isolierendscheibe ausgeführt. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der Bauteile und der Arbeitsschritte beim Herstellen des erfindungsgemäßen Läufers zu reduzieren, weil Isolierendscheibe und Hülse in einem Arbeitsgang an den Läufer angebracht werden können. Vorzugsweise weist die Isolierendscheibe einen Innenbereich und einen äußeren mit Ausschnitten versehenen Randbereich auf, wobei der Innenbereich auf der vom Läuferkern abgewandten Seite der Isolierscheibe eine Vertiefung aufweist. Die Vertiefung kann den Wickelkopf wenigstens teilweise aufnehmen und dadurch die Länge des Läuferpakets weiter verringern. Durch die Vertiefung kann auch erreicht werden, dass dort die Wicklung nicht an der Isolierendscheibe anliegt. Dies kann einem Ansammeln von Harz in diesem Bereich und folglich einer dadurch verursachten Umwucht entgegenwirken. Der Motor oder Generator kann leiser und verschleißärmer sein. Außerdem kann Gießharz eingespart werden.
Bevorzugte Materialien für die Isolierhülse bzw. die kombinierte Isolierendscheibe/Isolier- hülse sind Kunststoffe, besonders vorzugsweise Phenolharzkunststoffe oder andere wärmebeständige Kunststoffe. In Ausführungen der Erfindung, bei denen die Bildung des Kragens unter Wärmeeinwirkung stattfindet, ist das bevorzugte Material ein thermoplastischer Kunststoff. Die Isolierhülse bzw. die kombinierte Isolierendscheibe/Isolierhülse wird vorzugsweise im Spritzgussverfahren oder - soweit zwei Materialkomponenten Verwendung finden sollten - in einem 2K-Spritzverfahren hergestellt.
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in einem elektrischen Motor, besonders vorzugsweise in einem Kommutatormotor eingesetzt, besonders vorzugsweise in Haushaltsgeräten. Zum Beispiel kann der Motor ein Gebläse in einem Staubsauger oder in einem Haartrockner oder in einem Stabmixer oder eine Arbeitswelle in einer Küchenmaschine antreiben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 : einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Läufers mit der einstückig mit der Isolierendscheibe verbundenen und gestauchten Isolationshülse; Fig. 2: einen Längsschnitt der einstückig mit der Isolierendscheibe verbundenen ungestauchten Isolationshülse; und
Fig. 3: eine Ansicht auf die einstückig mit der Isolierendscheibe verbundene ungestauchte
Isolationshülse entlang ihrer Rotationssymmetrieachse von oben.
Ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Bei der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
In Fig. 1 dargestellt ist ein Läufer 1 für einen Kommutatormotor mit einer Läuferwelle 2, die ein Läuferpaket und einen Kommutator 3 trägt. Das Läuferpaket umfasst einem Läuferkern 4, der mit einer Läuferwicklung bewickelt ist, die in bekannter Weise durch Wickeltunnel 5 des Läuferkerns 4 läuft und an den Stirnseiten des Läuferkerns 4 je einen Wickelkopf 6, 7 bildet. Die Wickelköpfe 6, 7 sind durch sternförmige Isolierendscheiben 8, 9 vom Läuferkern 4 elektrisch isoliert. Entlang der Wickeltunnel 5 ist der Läuferkern 4 von der Läuferwicklung durch eine nicht dargestellte hochspannungsfeste Folie elektrisch isoliert, die über die gesamte Länge des Läuferkerns 4 und der Isolierendscheiben 8, 9 verläuft. Die Isolierendscheiben 8 und 9 haben eine Stärke von beispielsweise 2,5 Millimetern, um eine entsprechend lange Kriechstrecke in dem zwischen Isolierendscheibe 8, 9 und Folie gebildeten Spalt bereitzustellen. Die Wickelköpfe 6, 7 sind durch mit den Isolierendscheiben 8 und 9 einstückig verbundenen Isolationshülsen 10 bzw. 1 1 von der Läuferwelle 2 elektrisch isoliert.
Der Wickelkopf 7 auf der vom Kommutator 3 abgewandten Seite des Läuferpakets ist axial zusammengepresst. Der über diesen Wickelkopf 7 herausragende Abschnitt der Isolationshülse 1 1 ist gestaucht, und zwar in der Art, dass das Hülsenmaterial ausgehend von dem Ende der Isolationshülse 1 1 , das dem Läuferkern 4 abgewandt ist, über die Außenseite der Isolationshülse 1 1 aufgerollt ist und dabei einen Kragen 13 bildet. Der Kragen 13 hat eine radiale Stärke von beispielsweise 2 Millimetern und bildet so eine entsprechende Kriechstrecke in radialer Richtung. Die Isolationshülse 10, die den kommutatorseitigen Wickelkopf 6 von der Läuferwelle 2 isoliert, ragt zur Darstellung der notwendigen Kriechstrecke 3 Millimeter über das Ende des Wickelkopfs 6 hinaus. Sie ist nicht gestaucht und weist keinen zum Stauchen vorgesehenen Abschnitt auf. Es sind jedoch auch Ausführungen der erfindungsgemäßen Läuferwelle 2 denkbar, bei denen auch auf der Seite des Kommutators 3 eine stauchbare Isolationshülse 1 1 zum Einsatz kommt, z.B. die in der Offenlegungsschrift DE 3631943 A1 offenbarte stauchbare Isolationshülse.
Das Läuferpaket mit der Läuferwicklung und der Kragen 13, der vom Kommutator 3 abgewandten Isolationshülse 1 1 sind zur Fixierung beispielsweise mit Polyesterharz beschichtet.
In Fig. 2 ist die mit der Isolierendscheibe 9 einstückig verbundene Isolationshülse 1 1 auf der vom Kommutator 3 abgewandten Seite des Läuferkerns 4 in ungepresstem Zustand zu sehen. Sie weist einen steifen Abschnitt 14 und einen stauchbaren Abschnitt 15 auf, welcher für eine bessere mechanische Stauchbarkeit eine gegenüber dem steifen Abschnitt 14 geringere Wandstärke aufweist. Der Übergang vom steifen 14 zum stauchbaren Abschnitt 15 liegt bevorzugt ungefähr dort, wo nach dem Bewickeln des Läuferkerns 4 mit der Läuferwicklung der Wickelkopf 7 endet.
Fig. 3 zeigt die sternförmige Isolierendscheibe 9 mit einstückig angeformter ungepresster Isolationshülse 1 1 von oben. Auf den Läuferkern 4 aufgesetzt decken die Zähne 16 die Stirnflächen des Läuferkerns 4 ab, während durch die Nuten 17 die Enden der Wickeltunnel 5 unbedeckt bleiben.
Zur Herstellung des Läufers 1 werden zunächst der Kommutator 3, die kommutatorseitige Isolierendscheiben 8 mit der einstückig angeformten Isolationshülse 10, der Läuferkern 4 und die vom Kommutator 3 abgewandte Isolierendscheibe 9 mit der einstückig angeformten, ungepressten Isolationshülse 1 1 auf die Läuferachse 2 aufgesteckt. Anschließend wird der Lauferkern 4 mit der Läuferwicklung bewickelt. Der Wickelkopf 7 auf der vom Kommutator 3 abgewandten Seite des Läuferkerns 4 wird in Richtung des Läuferkerns 4 gepresst. Anschließend wird die Isolationshülse auf der vom Kommutator 3 abgewandten Seite des Läuferkerns 4 unter Bildung des Kragens 13 gestaucht. Schließlich wird das Läuferpaket zur Fixierung der Läuferwicklung und des Kragens 13 mit Polyesterharz beträufelt. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Verkürzung des Läufers 1 . Sie eignet vorzugsweise zum Einsatz in einem elektrischen Motor, besonders vorzugsweise in einem Kommutatormotor, besonders vorzugsweise in Haushaltsgeräten. Zum Beispiel kann der Motor ein Gebläse in einem Staubsauger oder in einem Haartrockner oder in einem Stabmixer oder eine Arbeitswelle in einer Küchenmaschine antreiben.

Claims

Patentansprüche
1 . Läufer (1 ) für einen elektrischen Motor oder Generator mit einer Läuferwelle (2), einem Läuferkern (4) und einer die Läuferwelle (2) umschließenden Isolationshülse (1 1 ), die an einer nicht einem Kommutator (3) zugewandten Stirnseite des Läuferkerns (4) auf der Läuferwelle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationshülse (1 1 ) in Längsrichtung der Läuferwelle (2) unter Bildung eines Kragens (13) stauchbar ist, wobei der Kragen (13) einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der ungestauchten Isolationshülse (1 1 ) ist.
2. Läufer (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationshülse (1 1 ) einen vom Läuferkern (4) abgewandten stauchbaren Abschnitt (15) aufweist, der eine geringere radiale Wandstärke aufweist als ein dem Läuferkern (4) zugewandter Abschnitt (14) der Isolationshülse (1 1 ).
3. Läufer (1 ) für einen elektrischen Motor oder Generator mit einer Läuferwelle (2), einem Läuferkern (4) und einer die Läuferwelle (2) umschließenden Isolationshülse (1 1 ), die an einer nicht einem Kommutator (3) zugewandten Stirnseite des Läuferkerns (4) auf der Läuferwelle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationshülse (1 1 ) an dem vom Läuferkern (4) abgewandten Ende einen Kragen
(13) mit einem Außendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser des an den Kragen (13) angrenzenden Teils der Isolationshülse (1 1 ) ist.
4. Läufer (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (13) durch Stauchen der Isolationshülse (1 1 ) gebildet ist.
5. Läufer (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (13) durch aufgerolltes Hülsenmaterial gebildet ist.
6. Läufer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferkern (4) mit einer Läuferwicklung bewickelt ist und ein auf der Seite der Isolationshülse (1 1 ) von der Läuferwicklung gebildeter Wickelkopf (7) in Richtung des Läuferkerns (4) gepresst ist.
7. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationshülse (1 1 ) einstückig mit einer Isolierendscheibe (9) zum Abdecken der Stirnseite des Läuferkerns (4) verbunden ist.
8. Läufer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierendscheibe (9) einen Innenbereich und einen äußeren mit Ausschnitten (17) versehenen
Randbereich aufweist, wobei der Innenbereich auf der vom Läuferkern (4) abgewandten Seite der Isolierendscheibe (9) eine Vertiefung aufweist.
9. Verfahren zum Isolieren einer Läuferwelle (2) eines elektrischen Motors oder Generators gegenüber einer Läuferwicklung auf einem auf der Läuferwelle (2) angeordneten Läuferkern (4), bei dem eine die Läuferwelle (2) umschließende Isolationshülse (1 1 ) an einer nicht einem Kommutator (3) zugewandten Stirnseite des Läuferkerns (4) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationshülse (1 1 ) unter Bildung eines Kragens (13) gestaucht wird, wobei der Kragen (13) einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der ungestauchten Isolationshülse (1 1 ) ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferkern (4) zwischen den Schritten des Anordnens und des Stauchens der Isolationshülse (1 1 ) mit einer Läuferwicklung bewickelt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Läuferwicklung im Bereich der Isolationshülse (1 1 ) gebildeter Wickelkopf (7) vor dem Schritt des Stauchens der Isolationshülse (1 1 ) in Richtung des Läuferkerns (4) gepresst wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferwicklung mit einem Harz beschichtet wird, um sie zu verfestigen.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Stauchens ein über den Wickelkopf (7) überstehender Teil der Isolationshülse (1 1 ) gestaucht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Stauchens der Kragen (13) durch ein Aufrollen des Hülsenmaterials gebildet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder im Schritt des Stauchens das, vorzugsweise thermoplastische, Material der Isolationshülse (1 1 ) durch Zufuhr von Wärme wenigstens abschnittsweise erweicht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Anordnens der Isolationshülse (1 1 ) diese gemeinsam mit einer einstückig mit ihr verbundenen Isolierendscheibe (9) an der nicht einem Kommutator (3) zugewandten Stirnseite des Läuferkerns (4) angeordnet wird.
17. Verwendung einer unter Bildung eines Kragens (13) stauchbaren Isolationshülse (1 1 ), wobei der Kragen (13) einen größeren Außendurchmesser als die ungestauchte Isolationshülse (1 1 ) aufweist, zum Isolieren einer Läuferwelle (2) eines elektrischen
Motors oder Generators gegenüber der Wicklung eines Wickelkopfs (7) an einer nicht einem Kommutator (3) zugewandten Stirnseite eines Läuferkerns (4).
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