WO2008034773A1 - Method for the injection-moulding of a plastic coating onto the surface of an armature - Google Patents

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WO2008034773A1
WO2008034773A1 PCT/EP2007/059708 EP2007059708W WO2008034773A1 WO 2008034773 A1 WO2008034773 A1 WO 2008034773A1 EP 2007059708 W EP2007059708 W EP 2007059708W WO 2008034773 A1 WO2008034773 A1 WO 2008034773A1
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armature
plastic coating
injection molding
injection
commutator
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PCT/EP2007/059708
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Inventor
Achim Neubauer
Werner Herm
Juergen Schuetz
Pascal Chaumet
Dirk Altmeyer
Helmut Huber
Axel Diederichs
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14639—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles

Definitions

  • the invention relates to a method for injection molding a plastic coating on the surface or a part of the surface of an armature of an electrical machine.
  • the resulting cylindrical surface of the plastic coating creates significantly lower hydraulic losses in a rotating armature, increasing the efficiency of the electric machine when operating in liquids, and of particular importance in reducing hydraulic losses
  • Surface area on a commutator of the armature To seal commutator hooks of the armature, these are individually covered and sprayed ("star coating").
  • star coating an injection molding tool is used, which has several cavities and spray nozzles with corresponding channels.
  • the armature in the injection mold must be aligned axially and tangentially exactly. Furthermore, the spray nozzles must be aligned accurately.
  • the plastic coating is applied to the surface in the hot runner injection molding process.
  • the parts of the anchor such as package, shaft, slot insulation, commutator and windings are provided with a plastic coating, so that the anchor with the plastic coating has a cylindrical shape with a structureless shell surface.
  • the armature produces significantly smaller hydraulic losses when operating in a liquid than without a correspondingly shaped lateral surface.
  • the electric machine is in particular an electric motor, preferably an electric motor, a fuel pump which rotates in fuel.
  • the commutator load in the hot runner injection molding process is in particular significantly lower than in a cold runner injection molding process.
  • a constriction is created, preferably in the region of the winding head under the commutator. The constriction serves to relieve the stress when the plastic of the plastic coating contracts in a cooling phase after hot extrusion.
  • the injection molding takes place by direct injection of the anchor. If the plastic coating is distorted by direct injection - as so-called Malawiansphtzung - so create no unwanted structures on the lateral surface, such as sprue and burrs, which must then be removed in a further operation.
  • the direct-injection hot runner injection molding process is thus a "waste-free" process which requires only low injection pressures and is suitable for fuel-resistant plastics and thin layer thicknesses of the plastic coating, thus reducing the cost of the process and making it particularly suitable for low cycle times and high volumes ,
  • the armature is oriented vertically during injection molding.
  • the cavities of the injection molding tool can be designed as a slide, as a result of which the plastic coating can be produced less expensively than with cavities for injection molding with a horizontally aligned armature, which are designed as half-shell tools. Furthermore, the anchor to the
  • Inserting in the cavity can no longer be turned to the horizontal. This is particularly advantageous for manual assembly of the injection molding of an injection molding machine. The effort of an automatic assembly is also reduced, since no alignment and no storage query of the anchor must be made.
  • the anchor is circumferentially surrounded by a plurality of segments during injection molding. These segments can be designed as slides, which allow cost-effective and rapid injection molding of the plastic coating with high production quality, whereby reworking of the armature (for example, by over-tightening, cleaning and / or the like) is eliminated.
  • the injection molding takes place with only one gate point per cavity.
  • the reduction from several to just one gate point per cavity leads to a decrease in the commutator load during the injection process, which is particularly advantageous in the use of sensitive carbon commutators.
  • the injection molding takes place from only one hot runner per cavity.
  • the reduction of two hot runners to just one hot runner per cavity reduces the complexity of the injection molding tool.
  • structures arranged on the lateral surface of the armature are covered by applying the plastic coating to at least one axial end region of the lateral surface.
  • the resulting plastic coating extends regardless of the arrangement of structures on the lateral surface to the axial end region.
  • the plastic coating terminates in an axial end region with a straight end edge enclosing the lateral surface.
  • This axial end region is in particular a commutator-side end region.
  • Sternumsphtzung In the known method for injection molding of a plastic coating whose termination in the commutator axial end portion is designed as a so-called Sternumsphtzung.
  • Sternum etching produces a crown geometry of the termination in which the trailing edge is wavy between the commutator slots and commutator hooks.
  • the end edge is straight, whereby the hydraulic losses of an armature rotating in a liquid are further reduced.
  • the required sealing surface of the injection mold is simply structured.
  • the plastic coating for anchors with the same dimensions is created independently of the number and arrangement of the structures on the lateral surface of the armature with the same cavities.
  • Such a universal injection mold reduces the cycle times during injection molding of plastic coatings on differently shaped anchors with only one injection mold.
  • the plastic coating covers at least one end face of the armature.
  • the front side is in particular the driver side of the anchor. This has a winding over. Due to the plastic coating on this front side decrease in one in one
  • Fluid rotating armature in particular the hydraulic losses through the wire structures of the winding head.
  • the element is an anchor insulation. This armature isolation is necessary at each armature to electrically insulate the armature winding from the fin package.
  • the anchor insulation can be made either by a powder coating, deferred insulating masks or also by a plastic coating (a plastic encapsulation) of armature shaft and disc pack (laminated core).
  • a sealing sleeve engaging around the armature shaft is introduced between at least one cavity and the element, wherein the sealing sleeve terminates radially and / or axially with the element.
  • the sealing sleeve By the sealing sleeve direct contact of the plastic coating is prevented with the armature shaft, so that the shrinkage can not be transmitted directly to the shaft by contraction of the plastic after H relieumphtzung. Thus, the wave rotation of the armature shaft is hardly affected.
  • the sealing sleeve can terminate radially and / or axially with the element.
  • the element is in particular an anchor insulation.
  • FIGS. 1A to 1C show the armature of an electric fuel pump before and after the injection of a plastic coating on the surface of the armature
  • FIG. 3 the driver side of the armature before the injection of the plastic coating
  • FIGs 4A and 4B the anchor with a plastic coating, which was created by an inventive injection molding
  • Figures 5A and 5B show two variants of an injection mold for injection molding of the plastic coating according to Figures 4A and 4B on the anchor.
  • Embodiment (s) of the invention
  • FIG. 1A shows an armature 1 of an electric machine 2, which is designed as an electric motor of an electric fuel pump.
  • armature shaft 3 of the armature On the armature shaft 3 of the armature 1, a predominantly cylindrical laminated core (plate pack) 4 with axially extending grooves 5 is arranged.
  • an armature shaft 3 encompassing commutator 7 At one end 6 of the laminated core 4, an armature shaft 3 encompassing commutator 7 is arranged.
  • the commutator 7 has eight equally spaced, radially extending slot slots 8 in the illustration of Figure 1 A.
  • eight commutator hooks 9 On the circumference of the commutator 7 eight commutator hooks 9 are arranged, which are arranged circumferentially between two commutator 8 slots.
  • FIG. 1B shows the armature 1 of FIG. 1A with a plastic coating 12 produced by injection molding.
  • the plastic coating 12 on the lateral surface 13 of the armature 1 closes in an axial end region 14 (in a region of the armature 1 belonging to the commutator 7) wavy end edge 15 which extends between the radial ends of the commutator 8 and the commutator 9.
  • This wave-shaped end edge 15 of the plastic coating 12 has a crown geometry and can also be created by a conventional Sternumspritzung in Kaltkanalsphtzguss vide.
  • FIG. 1C shows the commutator 7 with the wave-shaped end edge 15, which constitutes the crown geometry of the plastic coating shown in FIG. 1B.
  • a correspondingly shaped sealing surface 15 'of the injection molding tool shown in FIGS. 5A and 5B is required.
  • FIG. 2A shows the armature 1 of FIG. 1A with a plastic coating 12 produced by the hot-runner process according to the invention with a straight end edge 16.
  • the resulting plastic coating 12 (full circulation) is produced in particular in full-channel hot-extrusion technique by direct injection in the direct-induction process.
  • FIG. 2B shows the straight end edge 16 on the outer circumference of the commutator 7.
  • the injection mold used for injection molding according to the invention need only have a straight sealing surface 16 'between the commutator 9 and the Kommutatorschiiten 8. This straight sealing surface 16 'is shown in FIG. 2B.
  • FIG. 3 shows the one axial end portion 10 opposite the other axial end portion 11 on the driver side 17 of the armature 1.
  • the figure 3 shows the laminated cores 4 with the grooves 5, in which the windings 18 of the winding 19 einhegen.
  • the windings 18 form a winding head 21 on an end face 20 of the driver side 17.
  • an element 22 encompassing the armature shaft 3 is arranged between the winding head 21 and the driver-side end of the armature shaft 3.
  • This element is designed as an armature insulation 23 and is used for electrical insulation of the armature winding 19 against the laminated core 4 and the armature shaft 3.
  • FIG. 4A shows a plastic coating 12 on the armature 1, which covers the end face 20 on the driver side 17 and on this end face 20th at the armature shaft 3 of the armature 1 terminates.
  • this plastic coating 12 has the disadvantage that are directly transferred to the armature shaft 3 by the forces that arise during the shrinkage of the plastic after injection molding. This results in a deformation of the shaft in the elastic region, the wave rotation is strongly adversely affected and can not be met process reliability.
  • FIG. 4B shows a plastic coating 12 which covers the driver-side end face 20 and terminates on an element 22 encompassing the armature shaft 3.
  • the element 22 is formed as an anchor insulation 23, which isolates the winding 19 against the armature shaft 3.
  • FIGS. 5A and 5B show two variants of the sealing of cavities 24 of the injection mold 25 with respect to the armature 1.
  • the armature 1 is vertically aligned for injection molding. Vertically aligned means in this case
  • FIG. 5A shows a sealing sleeve 27, which terminates axially on the element 22, and FIG. 5B shows a sealing sleeve 27, which terminates radially with the element 22.
  • the sealing surface 16 ' with which the straight end edge 16 of the plastic coating 12 is created on the circumference of the commutator 7, must be precisely defined in their position.
  • the definition of the position of the sealing surface is given taking into account the length of the commutator hooks 9 and their deformation during welding to establish an electrical connection between the segments of the commutator 7 and the turns 18 forming copper wires 28 and taking into account the depth of the commutator slots 8.
  • the sealing surface 16 ' is shorter in the axial direction compared to conventional commutators 7 and is therefore more favorable in commutator production. Any are
  • Hydraulic losses with rotating armature 1 are due to the circumferential surface just embracing the peripheral edge 16 and thus a waiver of Sternumspritzung- reduced.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for the injection-moulding of a plastic coating (12) onto the surface or part of the surface of an armature (1) of an electrical machine. It is provided that the plastic coating (12) is applied to the surface by the hot-runner injection-moulding process.

Description

Beschreibung description
VERFAHREN ZXM SPRITZGIESSEN EINES KUNSTSTOFFÜBERZUGS AUF DIE OBERFLÄCHE EINES ANKERSPROCESS ZXM INJECTION OF A PLASTIC COVER TO THE SURFACE OF AN ANCHOR
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen eines Kunststoffüberzugs auf der Oberfläche oder eines Teils der Oberfläche eines Ankers einer elektrischen Maschine.The invention relates to a method for injection molding a plastic coating on the surface or a part of the surface of an armature of an electrical machine.
Stand der TechnikState of the art
Ein derartiges Verfahren ist bekannt. Bei einem herkömmlichen Anker, der im Betrieb in einer Flüssigkeit rotiert, ergeben sich drehzahlabhängig erhebliche hydraulische Verluste durch die Strukturen des Ankers. Die Strukturen ergeben sich dabei aus den Bestandteilen des Ankers. Die größten hydraulischen Verluste entstehen durch Strömungsabrisse und Verwirbelungen durch Nutöffnungen des Pakets, die wie Schaufeln wirken. Die übliche Lösung, diese hydraulischen Verluste zu minimieren, ist es, einen Kunststoffüberzug auf der Oberfläche oder eines Teils der Oberfläche des Ankers durch Spritzgießen zu erstellen. Der komplette Anker wird dabei „vollumsphtzt". Die dadurch entstehende zylindrische Mantelfläche des Kunststoffüberzugs erzeugt deutlich kleinere hydraulische Verluste bei einem rotierenden Anker, wobei sich der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine bei Betrieb in Flüssigkeiten erhöht. Von besonderer Bedeutung zur Verringerung der hydraulischen Verluste ist dabei ein Oberflächenbereich an einem Kommutator des Ankers. Zum Abdichten von Kommutatorhaken des Ankers werden diese einzeln abgedeckt und gespritzt („Sternumspritzung"). Zum Spritzgießen wird ein Spritzwerkzeug verwendet, das mehrere Kavitäten und Spritzdüsen mit entsprechenden Kanälen aufweist. Zur Realisierung der Sternumspritzung muss der Anker im Spritzwerkzeug axial und tangential genau ausgerichtet sein. Weiterhin müssen auch die Spritzdüsen genau ausgerichtet sein. Wird das Spritzgießen in der so genannten Kaltkanal- Umspritzungstechnik ausgeführt, ist das Aufbringen des Kunststoffüberzugs (die Abdichtung) aufgrund des zähen Kunststoffes einfach realisierbar. Bei der Kaltkanal-Umspritzungstechnik werden jedoch so hohe Spritzdrücke verwendet, dass diese zu Kommutatorbelastungen führen.Such a method is known. In a conventional armature, which rotates in operation in a liquid, resulting in speed dependent significant hydraulic losses through the structures of the armature. The structures result from the components of the anchor. The largest hydraulic losses are caused by stalls and turbulence through slot openings of the package, which act like blades. The usual solution to minimize these hydraulic losses is to make a plastic coating on the surface or part of the surface of the anchor by injection molding. The resulting cylindrical surface of the plastic coating creates significantly lower hydraulic losses in a rotating armature, increasing the efficiency of the electric machine when operating in liquids, and of particular importance in reducing hydraulic losses Surface area on a commutator of the armature To seal commutator hooks of the armature, these are individually covered and sprayed ("star coating"). For injection molding, an injection molding tool is used, which has several cavities and spray nozzles with corresponding channels. To realize the star coating, the armature in the injection mold must be aligned axially and tangentially exactly. Furthermore, the spray nozzles must be aligned accurately. If the injection molding is carried out in the so-called cold channel Umspritzungstechnik, the application of the plastic coating (the seal) due to the tough plastic is easy to implement. In the Cold-channel encapsulation technology, however, uses injection pressures that are so high that they lead to commutator loads.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Beim erfindungsgemäßen ist vorgesehen, dass der Kunststoffüberzug im Heißkanalspritzgussverfahren auf die Oberfläche aufgebracht wird. Dabei werden die Teile des Ankers wie Paket, Welle, Nutisolation, Kommutator und Wicklungen mit einem Kunststoffüberzug versehen, sodass der Anker mit dem Kunststoffüberzug eine zylindrische Form mit strukturloser Mantelfläche hat. Mit einer zylindrischen Form erzeugt der Anker bei Betrieb in einer Flüssigkeit deutlich kleinere hydraulische Verluste als ohne eine entsprechend geformte Mantelfläche. Die elektrische Maschine ist insbesondere ein Elektromotor, vorzugsweise ein Elektromotor, einer Kraftstoffpumpe, der in Kraftstoff rotiert. Bei Verwendung des Heißkanalspritzgussverfahrens wird ein Spritzdruck verwandt, der eine relativ geringe Kommutatorbelastung zur Folge hat. Die Kommutatorbelastung beim Heißkanalspritzgussverfahren ist insbesondere deutlich geringer als bei einem Kaltkanalspritzgussverfahren. Um Belastungen des Kommutators beim Spritzgießen der Oberfläche des Ankers zusätzlich zu minimieren wird insbesondere eine Einschnürung - vorzugsweise im Bereich des Wickelkopfs unter dem Kommutator - erstellt. Die Einschnürung dient der Spannungsentlastung beim Zusammenziehen des Kunststoffes des Kunststoffüberzugs in einer Abkühlphase nach der Heißumspritzung.In the case of the invention it is provided that the plastic coating is applied to the surface in the hot runner injection molding process. In this case, the parts of the anchor such as package, shaft, slot insulation, commutator and windings are provided with a plastic coating, so that the anchor with the plastic coating has a cylindrical shape with a structureless shell surface. With a cylindrical shape, the armature produces significantly smaller hydraulic losses when operating in a liquid than without a correspondingly shaped lateral surface. The electric machine is in particular an electric motor, preferably an electric motor, a fuel pump which rotates in fuel. When using the hot runner injection molding process, an injection pressure is used, which results in a relatively low commutator load. The commutator load in the hot runner injection molding process is in particular significantly lower than in a cold runner injection molding process. In order to additionally minimize stresses on the commutator during injection molding of the surface of the armature, in particular a constriction is created, preferably in the region of the winding head under the commutator. The constriction serves to relieve the stress when the plastic of the plastic coating contracts in a cooling phase after hot extrusion.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Spritzgießen durch Direktanspritzen des Ankers erfolgt. Wird der Kunststoffüberzug durch direktes Anspritzen - als so genannte Direktansphtzung - entstellt, so entstehen keine unerwünschten Strukturen an der Mantelfläche, wie Anguss und Grate, die anschließend in einem weiteren Arbeitsgang entfernt werden müssen. Das als Direktanspritzung durchgeführte Heißkanalspritzgussverfahren ist somit ein „abfallloses" Verfahren, das nur geringe Spritzdrücke benötigt und für kraftstoffresistente Kunststoffe und dünne Schichtdicken des Kunststoffüberzugs geeignet ist. Dadurch reduziert dieses Verfahren die H erstell kosten. Das Verfahren ist insbesondere für geringe Taktzeiten und hohe Stückzahlen geeignet. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Anker beim Spritzgießen vertikal ausgerichtet ist. Dadurch können die Kavitäten des Spritzwerkzeugs als Schieber ausgebildet sein, wodurch sich der Kunststoffüberzug kostengünstiger herstellen lässt als mit Kavitäten für ein Spritzgießen mit horizontal ausgerichtetem Anker, die als Halbschalenwerkzeug ausgebildet sind. Weiterhin muss der Anker zumFurthermore, it is provided that the injection molding takes place by direct injection of the anchor. If the plastic coating is distorted by direct injection - as so-called Direktansphtzung - so create no unwanted structures on the lateral surface, such as sprue and burrs, which must then be removed in a further operation. The direct-injection hot runner injection molding process is thus a "waste-free" process which requires only low injection pressures and is suitable for fuel-resistant plastics and thin layer thicknesses of the plastic coating, thus reducing the cost of the process and making it particularly suitable for low cycle times and high volumes , Furthermore, it is provided that the armature is oriented vertically during injection molding. As a result, the cavities of the injection molding tool can be designed as a slide, as a result of which the plastic coating can be produced less expensively than with cavities for injection molding with a horizontally aligned armature, which are designed as half-shell tools. Furthermore, the anchor to the
Einsetzen in die Kavität nicht mehr in die Horizontale gedreht werden. Dies ist insbesondere bei manueller Bestückung des Spritzwerkzeugs einer Spritzgussmaschine von Vorteil. Der Aufwand einer automatischen Bestückung wird ebenfalls reduziert, da keine Ausrichtung und keine Lagerabfrage des Ankers erfolgen muss.Inserting in the cavity can no longer be turned to the horizontal. This is particularly advantageous for manual assembly of the injection molding of an injection molding machine. The effort of an automatic assembly is also reduced, since no alignment and no storage query of the anchor must be made.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Anker beim Spritzgießen umfänglich von mehreren Segmenten umgeben ist. Diese Segmente können als Schieber ausgebildet sein, die ein kostengünstiges und schnelles Spritzgießen des Kunststoffüberzugs mit hoher Fertigungsqualität ermöglichen, wodurch ein Nacharbeiten des Ankers (zum Beispiel durch Überdrehen, Reinigen und/oder Ähnlichem) entfällt.It is further provided that the anchor is circumferentially surrounded by a plurality of segments during injection molding. These segments can be designed as slides, which allow cost-effective and rapid injection molding of the plastic coating with high production quality, whereby reworking of the armature (for example, by over-tightening, cleaning and / or the like) is eliminated.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Spritzgießen mit nur einem Angusspunkt pro Kavität erfolgt. Die Reduzierung von mehreren auf nur noch einen Angusspunkt pro Kavität führt zu einem Rückgang der Kommutatorbelastung während des Einspritzvorgangs, was sich insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung von empfindlichen Kohlekommutatoren auswirkt.Furthermore, it is provided that the injection molding takes place with only one gate point per cavity. The reduction from several to just one gate point per cavity leads to a decrease in the commutator load during the injection process, which is particularly advantageous in the use of sensitive carbon commutators.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spritzgießen aus nur einem Heißkanal pro Kavität erfolgt. Die Reduzierung von zwei Heißkanälen auf nur noch einen Heißkanal pro Kavität verringert die Komplexität des Spritzgusswerkzeugs.According to a development of the invention, it is provided that the injection molding takes place from only one hot runner per cavity. The reduction of two hot runners to just one hot runner per cavity reduces the complexity of the injection molding tool.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass auf der Mantelfläche des Ankers angeordnete Strukturen durch Aufbringen des Kunststoffüberzugs bis in mindestens einen axialen Endbereich der Mantelfläche bedeckt werden. Der dabei entstehende Kunststoffüberzug erstreckt sich dabei unabhängig von der Anordnung von Strukturen auf der Mantelfläche bis in den axialen Endbereich. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kunststoffüberzug in einem axialen Endbereich mit einer geraden, die Mantelfläche umgreifenden Abschlusskante abschließt. Dieser axiale Endbereich ist insbesondere ein kommutatorseitiger Endbereich. Beim bekannten Verfahren zum Spritzgießen eines Kunststoffüberzugs ist dessen Abschluss im kommutatorseitigen axialen Endbereich als so genannte Sternumsphtzung ausgebildet. Bei der Sternumsphtzung ergibt sich eine Kronengeometrie des Abschlusses, bei der die Abschlusskante wellenförmig zwischen den Kommutatorschlitzen und Kommutatorhaken ausgeführt ist. Bei dieser vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Abschlusskante gerade ausgebildet, wodurch sich die hydraulischen Verluste eines in einer Flüssigkeit rotierenden Ankers weiter verringern. Die dafür benötigte Abdichtungsfläche des Spritzwerkzeugs ist einfach strukturiert.It is advantageously provided that structures arranged on the lateral surface of the armature are covered by applying the plastic coating to at least one axial end region of the lateral surface. The resulting plastic coating extends regardless of the arrangement of structures on the lateral surface to the axial end region. In particular, it is provided that the plastic coating terminates in an axial end region with a straight end edge enclosing the lateral surface. This axial end region is in particular a commutator-side end region. In the known method for injection molding of a plastic coating whose termination in the commutator axial end portion is designed as a so-called Sternumsphtzung. Sternum etching produces a crown geometry of the termination in which the trailing edge is wavy between the commutator slots and commutator hooks. In this advantageous embodiment of the method according to the invention, the end edge is straight, whereby the hydraulic losses of an armature rotating in a liquid are further reduced. The required sealing surface of the injection mold is simply structured.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Kunststoffüberzug für Anker mit gleichen Ausmaßen unabhängig von der Anzahl und Anordnung der Strukturen auf der Mantelfläche des Ankers mit den gleichen Kavitäten erstellt wird. Ein solches, universal einsetzbares Spritzwerkzeug reduziert die Taktzeiten beim Spritzgießen von Kunststoffüberzügen auf verschieden geformten Ankern mit nur einem Spritzwerkzeug.Furthermore, it is provided that the plastic coating for anchors with the same dimensions is created independently of the number and arrangement of the structures on the lateral surface of the armature with the same cavities. Such a universal injection mold reduces the cycle times during injection molding of plastic coatings on differently shaped anchors with only one injection mold.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der Kunststoffüberzug mindestens eine Stirnseite des Ankers abdeckt. Die Stirnseite ist insbesondere die Mitnehmerseite des Ankers. Diese weist einen Wickelkopf auf. Durch den Kunststoffüberzug auf dieser Stirnseite verringern sich bei einem in einerIt is advantageously provided that the plastic coating covers at least one end face of the armature. The front side is in particular the driver side of the anchor. This has a winding over. Due to the plastic coating on this front side decrease in one in one
Flüssigkeit rotierenden Anker insbesondere die hydraulischen Verluste durch die Drahtstrukturen des Wickelkopfs.Fluid rotating armature in particular the hydraulic losses through the wire structures of the winding head.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Element eine Ankerisolation ist. Diese Ankerisolation ist bei jedem Anker notwendig, um die Ankerwicklung gegen das Lamellenpaket elektrisch zu isolieren. Die Ankerisolation kann hierbei entweder durch eine Pulverbeschichtung, aufgeschobene Isoliermasken oder ebenfalls durch einen Kunststoffüberzug (eine Kunststoffumspritzung) von Ankerwelle und Lamellenpaket (Blechpaket) ausgeführt sein. Schließlich ist vorgesehen, dass eine die Ankerwelle umgreifende Abdichthülse zwischen mindestens eine Kavität und dem Element eingebracht wird, wobei die Abdichthülse radial und/oder axial mit dem Element abschließt. Durch die Abdichthülse wird ein direkter Kontakt des Kunststoffüberzugs mit der Ankerwelle unterbunden, sodass sich der Schwund durch Zusammenziehen des Kunststoffes nach der Heißumsphtzung nicht direkt auf die Welle übertragen kann. So wird der Wellenrundlauf der Ankerwelle kaum beeinträchtigt. Dabei kann die Abdichthülse radial und/oder axial mit dem Element abschließen. Das Element ist insbesondere eine Ankerisolation.Furthermore, it is provided that the element is an anchor insulation. This armature isolation is necessary at each armature to electrically insulate the armature winding from the fin package. The anchor insulation can be made either by a powder coating, deferred insulating masks or also by a plastic coating (a plastic encapsulation) of armature shaft and disc pack (laminated core). Finally, it is provided that a sealing sleeve engaging around the armature shaft is introduced between at least one cavity and the element, wherein the sealing sleeve terminates radially and / or axially with the element. By the sealing sleeve direct contact of the plastic coating is prevented with the armature shaft, so that the shrinkage can not be transmitted directly to the shaft by contraction of the plastic after Heißumphtzung. Thus, the wave rotation of the armature shaft is hardly affected. In this case, the sealing sleeve can terminate radially and / or axially with the element. The element is in particular an anchor insulation.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:The drawings illustrate the invention with reference to several embodiments. Show it:
Figuren 1A bis 1 C den Anker einer elektrischen Kraftstoffpumpe vor und nach dem Spritzgießen eines Kunststoffüberzugs auf der Oberfläche des Ankers,FIGS. 1A to 1C show the armature of an electric fuel pump before and after the injection of a plastic coating on the surface of the armature,
Figuren 2A bis 2C den Anker der Figur 1A nach unterschiedlichenFigures 2A to 2C, the armature of Figure 1A according to different
Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Spritzgießen eines Kunststoffüberzugs,Method steps of the method according to the invention for injection molding a plastic coating,
Figur 3 die Mitnehmerseite des Ankers vor dem Spritzgießen des Kunststoffüberzugs,FIG. 3 the driver side of the armature before the injection of the plastic coating,
Figuren 4A und 4B den Anker mit einem Kunststoffüberzug, der durch ein erfindungsgemäßes Spritzgießen erstellt wurde undFigures 4A and 4B the anchor with a plastic coating, which was created by an inventive injection molding and
Figuren 5A und 5B zwei Varianten eines Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen des Kunststoffüberzugs gemäß Figuren 4A und 4B auf dem Anker. Ausführungsform(en) der ErfindungFigures 5A and 5B show two variants of an injection mold for injection molding of the plastic coating according to Figures 4A and 4B on the anchor. Embodiment (s) of the invention
Die Figur 1A zeigt einen Anker 1 einer elektrischen Maschine 2, die als Elektromotor einer elektrischen Kraftstoffpumpe ausgebildet ist. Auf der Ankerwelle 3 des Ankers 1 ist ein vorwiegend zylinderförmiges Blechpaket (Lamellenpaket) 4 mit axial verlaufenden Nuten 5 angeordnet. An einem Ende 6 des Blechpakets 4 ist ein die Ankerwelle 3 umgreifender Kommutator 7 angeordnet. Der Kommutator 7 weist in der Darstellung der Figur 1 A acht gleich beabstandete, radial verlaufende Nutschlitze 8 auf. Auf dem Umfang des Kommutators 7 sind acht Kommutatorhaken 9 angeordnet, die umfänglich jeweils zwischen zwei Kommutatorschlitzen 8 angeordnet sind. An beiden axialen Endbereichen 10, 11 des Ankers 1 ragt die Ankerwelle 3 aus dem Blechpaket 4 beziehungsweise dem Kommutator 7 hervor. Der Anker 1 der Figur 1 A ist ohne Wicklung/Wicklungen dargestellt. Die Figur 1 B zeigt den Anker 1 der Figur 1A mit einem durch Spritzgießen erstellten Kunststoffüberzug 12. Dazu schließt der Kunststoffüberzug 12 auf der Mantelfläche 13 des Ankers 1 in einem axialen Endbereich 14 (in einem zum Kommutator 7 gehörenden Bereich des Ankers 1 ) mit einer wellenförmigen Abschlusskante 15 ab, die zwischen den radialen Enden der Kommutatorschlitze 8 und den Kommutatorhaken 9 verläuft. Diese wellenförmige Abschlusskante 15 des Kunststoffüberzugs 12 hat eine Kronengeometrie und kann auch durch eine übliche Sternumspritzung im Kaltkanalsphtzgussverfahren erstellt werden. Die Figur 1C zeigt den Kommutator 7 mit der wellenförmigen Abschlusskante 15, die die Kronengeometrie des in der Figur 1 B gezeigten Kunststoffüberzugs ausmacht. Zur Herstellung einer solchen wellenförmigen Abschlusskante 15 wird eine entsprechend geformte Abdichtungsfläche 15' des in den Figuren 5A und 5B gezeigten Spritzwerkzeugs benötigt.FIG. 1A shows an armature 1 of an electric machine 2, which is designed as an electric motor of an electric fuel pump. On the armature shaft 3 of the armature 1, a predominantly cylindrical laminated core (plate pack) 4 with axially extending grooves 5 is arranged. At one end 6 of the laminated core 4, an armature shaft 3 encompassing commutator 7 is arranged. The commutator 7 has eight equally spaced, radially extending slot slots 8 in the illustration of Figure 1 A. On the circumference of the commutator 7 eight commutator hooks 9 are arranged, which are arranged circumferentially between two commutator 8 slots. At both axial end regions 10, 11 of the armature 1, the armature shaft 3 protrudes from the laminated core 4 or the commutator 7. The armature 1 of Figure 1 A is shown without winding / windings. FIG. 1B shows the armature 1 of FIG. 1A with a plastic coating 12 produced by injection molding. For this purpose, the plastic coating 12 on the lateral surface 13 of the armature 1 closes in an axial end region 14 (in a region of the armature 1 belonging to the commutator 7) wavy end edge 15 which extends between the radial ends of the commutator 8 and the commutator 9. This wave-shaped end edge 15 of the plastic coating 12 has a crown geometry and can also be created by a conventional Sternumspritzung in Kaltkanalsphtzgussverfahren. FIG. 1C shows the commutator 7 with the wave-shaped end edge 15, which constitutes the crown geometry of the plastic coating shown in FIG. 1B. To produce such a wave-shaped end edge 15, a correspondingly shaped sealing surface 15 'of the injection molding tool shown in FIGS. 5A and 5B is required.
Die Figur 2A zeigt den Anker 1 der Figur 1 A mit einem durch das erfindungsgemäße Heißkanalsphtzgussverfahren hergestellten Kunststoffüberzug 12 mit einer die Mantelfläche umgreifenden, geraden Abschlusskante 16. Der dabei entstandene Kunststoffüberzug 12 (Vollumsphtzung) ist dabei insbesondere in Vollkanalheißumspritzungstechnik durch Direktanspritzen im Direktansphtzungsverfahren erstellt. Die Figur 2B zeigt die gerade Abschlusskante 16 am Außenumfang des Kommutators 7. An dieser Stelle muss das zum erfindungsgemäßen Spritzgießen benutzte Spritzgießwerkzeug lediglich eine gerade verlaufende Abdichtungsfläche 16' zwischen den Kommutatorhaken 9 und den Kommutatorschiiten 8 aufweisen. Diese gerade verlaufende Abdichtungsfläche 16' ist in Figur 2B eingezeichnet.FIG. 2A shows the armature 1 of FIG. 1A with a plastic coating 12 produced by the hot-runner process according to the invention with a straight end edge 16. The resulting plastic coating 12 (full circulation) is produced in particular in full-channel hot-extrusion technique by direct injection in the direct-induction process. FIG. 2B shows the straight end edge 16 on the outer circumference of the commutator 7. At this point, the injection mold used for injection molding according to the invention need only have a straight sealing surface 16 'between the commutator 9 and the Kommutatorschiiten 8. This straight sealing surface 16 'is shown in FIG. 2B.
Die Figur 3 zeigt den dem einen axialen Endbereich 10 gegenüberliegenden anderen axialen Endbereich 11 auf der Mitnehmerseite 17 des Ankers 1. Dabei zeigt die Figur 3 die Blechpakete 4 mit den Nuten 5, in denen die Windungen 18 der Wicklung 19 einhegen. Die Windungen 18 bilden an einer Stirnseite 20 der Mitnehmerseite 17 einen Wickelkopf 21. Zwischen dem Wickelkopf 21 und dem mitnehmerseitigen Ende der Ankerwelle 3 ist ein die Ankerwelle 3 umgreifendes Element 22 angeordnet. Dieses Element ist als Ankerisolation 23 ausgebildet und dient der elektrischen Isolation der Ankerwicklung 19 gegen das Blechpaket 4 und die Ankerwelle 3. Die Figur 4A zeigt einen Kunststoffüberzug 12 auf dem Anker 1 , der die Stirnseite 20 auf der Mitnehmerseite 17 abdeckt und auf dieser Stirnseite 20 an der Ankerwelle 3 des Ankers 1 abschließt. Dieser Kunststoffüberzug 12 hat jedoch den Nachteil, dass durch die Kräfte, die bei der Schwindung des Kunststoffes nach dem Spritzguss entstehen, direkt auf die Ankerwelle 3 übertragen werden. Hierdurch entsteht eine Verformung der Welle im elastischen Bereich, wobei der Wellenrundlauf stark negativ beeinflusst wird und nicht prozesssicher eingehalten werden kann. Die Figur 4B zeigt einen Kunststoffüberzug 12, der die mitnehmerseitige Stirnseite 20 abdeckt und an einem die Ankerwelle 3 umgreifenden Element 22 abschließt. Dabei ist das Element 22 als Ankerisolation 23 ausgebildet, die die Wicklung 19 gegen die Ankerwelle 3 isoliert.3 shows the one axial end portion 10 opposite the other axial end portion 11 on the driver side 17 of the armature 1. The figure 3 shows the laminated cores 4 with the grooves 5, in which the windings 18 of the winding 19 einhegen. The windings 18 form a winding head 21 on an end face 20 of the driver side 17. Between the winding head 21 and the driver-side end of the armature shaft 3, an element 22 encompassing the armature shaft 3 is arranged. This element is designed as an armature insulation 23 and is used for electrical insulation of the armature winding 19 against the laminated core 4 and the armature shaft 3. The Figure 4A shows a plastic coating 12 on the armature 1, which covers the end face 20 on the driver side 17 and on this end face 20th at the armature shaft 3 of the armature 1 terminates. However, this plastic coating 12 has the disadvantage that are directly transferred to the armature shaft 3 by the forces that arise during the shrinkage of the plastic after injection molding. This results in a deformation of the shaft in the elastic region, the wave rotation is strongly adversely affected and can not be met process reliability. FIG. 4B shows a plastic coating 12 which covers the driver-side end face 20 and terminates on an element 22 encompassing the armature shaft 3. In this case, the element 22 is formed as an anchor insulation 23, which isolates the winding 19 against the armature shaft 3.
Die Figuren 5A und 5B zeigen zwei Varianten der Abdichtung von Kavitäten 24 des Spritzgießwerkzeugs 25 gegenüber dem Anker 1. Dabei ist der Anker 1 zum Spritzgießen vertikal ausgerichtet. Vertikal ausgerichtet heißt in diesemFIGS. 5A and 5B show two variants of the sealing of cavities 24 of the injection mold 25 with respect to the armature 1. In this case, the armature 1 is vertically aligned for injection molding. Vertically aligned means in this
Zusammenhang, dass die Ankerwelle 3 des Ankers 1 vertikal ausgerichtet ist. Zum Spritzgießen ist der vertikal ausgerichtete Anker 1 umfänglich von Kavitäten 24 umgeben, wobei jede Kavität 24 nur einen Heißkanal mit einer entsprechenden Einspritzdüse 26 aufweist. Um eine entsprechende Abdichtung des Ankers 1 an dem die Ankerwelle 3 umgebenden Element 22 zu erreichen, ist zwischen die Kavitäten 24 und das Element 22 eine die Ankerwelle 3 umgreifende Abdichthülse eingebracht. Dabei zeigt die Abbildung 5A eine Abdichthülse 27, die axial auf dem Element 22 abschließt und die Figur 5B eine Abdichthülse 27, die radial mit dem Element 22 abschließt.Connection that the armature shaft 3 of the armature 1 is vertically aligned. For injection molding, the vertically oriented armature 1 is surrounded circumferentially by cavities 24, each cavity 24 having only one hot runner with a corresponding injection nozzle 26. In order to achieve a corresponding sealing of the armature 1 on the armature shaft 3 surrounding element 22 is between the cavities 24 and the element 22, a the anchor shaft 3 encompassing sealing sleeve introduced. FIG. 5A shows a sealing sleeve 27, which terminates axially on the element 22, and FIG. 5B shows a sealing sleeve 27, which terminates radially with the element 22.
Insbesondere die Abdichtungsfläche 16', mit der die gerade Abschlusskante 16 des Kunststoffüberzugs 12 auf dem Umfang des Kommutators 7 erstellt wird, muss in ihrer Lage präzise definiert sein. Die Definition der Lage der Abdichtungsfläche ergibt sich unter Berücksichtigung der Länge der Kommutatorhaken 9 und deren Deformation beim Schweißen zur Erstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Segmenten des Kommutators 7 und den die Windungen 18 bildenden Kupferdrähten 28 und unter Berücksichtigung der Tiefe der Kommutatorschlitze 8. Die Abdichtungsfläche 16' ist im Vergleich zu üblichen Kommutatoren 7 in der axialen Richtung kürzer und ist daher günstiger bei der Kommutatorherstellung. Dabei sind beliebigeIn particular, the sealing surface 16 ', with which the straight end edge 16 of the plastic coating 12 is created on the circumference of the commutator 7, must be precisely defined in their position. The definition of the position of the sealing surface is given taking into account the length of the commutator hooks 9 and their deformation during welding to establish an electrical connection between the segments of the commutator 7 and the turns 18 forming copper wires 28 and taking into account the depth of the commutator slots 8. The sealing surface 16 'is shorter in the axial direction compared to conventional commutators 7 and is therefore more favorable in commutator production. Any are
Kommutierungswinkel mit demselben Spritzwerkzeug möglich. Hydraulische Verluste bei drehendem Anker 1 sind wegen der die Mantelfläche gerade umgreifenden Abschlusskante 16 -und damit einem Entfall der Sternumspritzung- reduziert. Commutation angle possible with the same injection molding tool. Hydraulic losses with rotating armature 1 are due to the circumferential surface just embracing the peripheral edge 16 and thus a waiver of Sternumspritzung- reduced.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Spritzgießen eines Kunststoffüberzugs auf der Oberfläche oder eines Teils der Oberfläche eines Ankers einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffüberzug im1. A method for injection molding a plastic coating on the surface or a part of the surface of an armature of an electric machine, characterized in that the plastic coating in the
Heißkanalspritzgussverfahren auf die Oberfläche aufgebracht wird.Hot runner injection molding process is applied to the surface.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießen durch Direktanspritzen des Ankers erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the injection molding is carried out by direct injection of the armature.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker beim Spritzgießen vertikal ausgerichtet ist.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the armature is oriented vertically during injection molding.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker beim Spritzgießen umfänglich, insbesondere segmentweise umfänglich, von mehreren Segmenten umgeben ist.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the armature during injection molding is circumferentially, in particular segmentally circumferentially, surrounded by a plurality of segments.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießen mit nur einem Angusspunkt pro Kavität erfolgt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection molding takes place with only one gate point per cavity.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießen aus nur einem Heißkanal pro Kavität erfolgt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection molding takes place from only one hot runner per cavity.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mantelfläche des Ankers angeordnete Strukturen durch Aufbringen des Kunststoffüberzugs bis in mindestens einen axialen Endbereich der Mantelfläche bedeckt werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that arranged on the lateral surface of the armature structures are covered by applying the plastic coating to at least one axial end portion of the lateral surface.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffüberzug im axialen Endbereich mit einer geraden, die Mantelfläche umgreifenden Abschlusskante abschließt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic coating in the axial end region with a straight, the lateral surface enclosing end edge.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffüberzug für Anker mit gleichen Ausmaßen unabhängig von Anzahl und Anordnung der Strukturen auf der Mantelfläche des Ankers mit den gleichen Kavitäten erstellt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic coating for anchors is created with the same dimensions regardless of the number and arrangement of the structures on the lateral surface of the armature with the same cavities.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffüberzug mindestens eine Stirnseite des Ankers abdeckt.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic coating covers at least one end face of the armature.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffüberzug auf der Stirnseite an einem eine Ankerwelle des Ankers umgreifenden Element abschließt.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic coating on the front side terminates on an armature shaft of the armature engaging element.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Isolierhülse ist.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the element is an insulating sleeve.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Ankerwelle umgreifende Abdichthülse zwischen mindestens eine Kavität und dem Element eingebracht wird, wobei die Abdichthülse radial und/oder axial mit dem Element abschließt. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an armature shaft encompassing sealing sleeve between at least one cavity and the element is introduced, wherein the sealing sleeve radially and / or axially terminates with the element.
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