WO2014095405A2 - Verfahren zur herstellung eines elektromotors und elektromotor - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektromotors und elektromotor Download PDF

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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/44—Protection against moisture or chemical attack; Windings specially adapted for operation in liquid or gas
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, moulding insulation, heating or drying of windings, stators, rotors or machines

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electric motor, in which at least contact with aggressive media in contact parts are coated with a protective layer.
  • the invention further relates to an electric motor produced by this method with a stator, a shaft, a rotor arranged on the shaft and contacts for connecting the windings.
  • Such electric motors are used in fuel pumps of motor vehicles and are thus known.
  • the electric motor drives an impeller of the fuel pump to deliver fuel from the fuel tank via a flow line to the engine of the motor vehicle.
  • High alcohol fuels are very aggressive, as they attack the metallic components and the plastic-bonded magnet materials of the electric motor.
  • a parylene coating as the protective layer.
  • a polymer layer is applied in vacuo. Such a layer is characterized by the fact that it can also be used to coat intricately shaped contours, since the polymer also deposits in gaps and cracks.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for producing an electric motor, to be protected with little effort against aggressive media with the rotor and stator of the electric motor.
  • the invention is further based on the object to provide an electric motor produced by this method.
  • the object is achieved by providing the rotor and the stator with a parylene coating and then removing the parylene coating from areas of the rotor and the stator which have to be further processed or which, due to their function, must not have any coating.
  • the rotor and the stator are coated, without the areas not to be coated being protected against coating by a cover.
  • the elimination of the covers simplifies the manufacturing process considerably, since not only the covering but also the removal of the covers is associated with effort.
  • the removal of the tight covers machining marks on the rotor, z. B. on the shaft bearing, or on the contacts of the stator leave. These possibly limiting the function of the individual areas machining marks are avoided with the method.
  • the partial removal of the Parylenebetikung is characterized by much less effort and is also suitable to be made automatically.
  • the Parylenebetikung is applied to already coated areas. This has the advantage that the coating can be carried out without restrictions and thus much simpler than if previously coated areas had to be treated separately.
  • Such pre-coated areas are z. For example, contacts previously coated with a nickel-tin-layer system. In addition, contacts represent areas that, due to the subsequent contacting must not be coated with a polymer coating.
  • a further embodiment is that the Parylene ⁇ coating is removed by vacuum Saugstrahlen with a plastic abrasive.
  • a plastic abrasive has the advantage that a Parylenebetikung not only of solid material, eg. As a wave, but also of sensitive material, eg. B. tin-nickel layer system can be removed without damaging this material.
  • the areas from which the parylene coating is to be removed are introduced into a blasting cubicle and moved relative to a fixed blasting medium suction lance. Since only a part of the workpiece is introduced, the blast cabin can be made smaller. Since the areas are moved in any case with respect to the suction lance and the drive for the movement of the areas outside the steel cabin is arranged, the sealing of the areas with the blast cabin is no additional expense, as to move the areas arranged in the blasting cabin holding device from the outside over the Drive is driven and there is already a seal against the blast cabin. By contrast, a fixed suction lance is easier to seal than a movable suction lance relative to the blast cabin.
  • the second object is achieved in that parts of the rotor, the associated shaft and / or the stator free of the
  • Parylene coating are. With the application of the Parylenebe Anlagenung can be difficult on a rotor and / or stator accessible areas are protected in a simple and reliable manner against aggressive media.
  • the subsequent removal of the coating, so that parts of the rotor and / or the stator do not have this coating, has the advantage that these parts can subsequently be processed or that they can perform their function without this function being influenced by the coating.
  • such areas are, for example, contacts which are connected to electrical lines only after the coating and where a polymer coating would adversely affect the contacting. This also applies to the waves / shaft bearing. Also in this area a polymer coating would shorten the bearing life.
  • FIG. 2 shows a part of the stator according to Fig.l
  • FIG. 3 shows a rotor according to FIG. 1 and FIG. 4 shows a contact in a schematic representation.
  • the shaft 3 is mounted in the pump housing 6 and in the connection piece 7.
  • fuel is sucked from a fuel tank via a pump inlet 8 and conveyed through a pump outlet 9 in the pump housing 6, by the electric motor 1 to an outlet 10 in the connection piece 7. From there, the fuel passes via a feed line 11 to the fuel, not shown. engine of the motor vehicle.
  • the connecting piece 7 has a plug 12 for connecting electrical lines for the electric motor 1. From the plug 12 lines not shown extend to the stator second
  • the stator 2 in FIG. 2 consists of a laminated core 13 which has an internal plastic encapsulation 14 and the respective windings 15.
  • the plastic extrusion coating 14 further comprises contact holders 16 into which contacts 17 are inserted.
  • the contacts 17 are according to the motor connection with the
  • the contacts 17 have areas 19 which are provided for contacting with the lines mentioned in FIG.
  • the hatched areas 19 are free from the Parylenebetikung for the contact still to be made, while the remaining parts of the contacts 17 and the stator 2 have the Pary ⁇ lenebe harshung.
  • FIG. 3 shows the rotor 4.
  • the rotor 4 comprises a laminated core 23, which is applied to the shaft 3 belonging to the rotor 4.
  • the laminated core 23 is surrounded by an encapsulation 24 made of a plastic-bonded neodymium magnetic material.
  • a Paryle ⁇ nebe slaughterung 25 applied from 15pm. Since the shaft 3 is mounted with its ends 26, 27 and at the end 27 in addition the impeller 5 is arranged, these areas may not have any coating due to their function. The Parylenebetikung is therefore removed at the ends 26, 27 of the shaft 3 then again by means of vacuum suction.
  • FIGS. 4a, b show a contact 17 in an enlarged view.
  • the contact 17 has a corrosion protection layer system consisting of a first layer of nickel 20 and an overlying layer of tin 21 which have been applied to the contact 17 made of copper.
  • the stator and thus the entire contact 17 have been provided with the parylene coating 22.
  • the paste Rylenebe Anlagenung 22 removed by means of vacuum suction in the region of the contact 17, so that the tin layer 21 according to Figure 4b exposed.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, bei dem zumindest mit aggressiven Medien in Kontakt stehende Teile mit einer Schutzschicht beschichtet sind. Der Rotor und der Stator werden mit einer Parylenebeschichtung versehen. Anschließend wird die Parylenebeschichtung von Bereichen des Rotors und des Stators entfernt, die weiter bearbeitet werden müssen oder die aufgrund ihrer Funktion keine Beschichtung aufweisen dürfen.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors und Elektromotor
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, bei dem zumindest mit aggressiven Medien in Kontakt stehende Teile mit einer Schutzschicht beschichtet sind. Gegenstand der Erfindung ist weiter ein nach diesem Verfahren hergestellter Elektromotor mit einem Stator, einer Welle, einem auf der Welle angeordneten Rotor und Kontakten zum Anschluss der Wicklungen .
Solche Elektromotoren werden in Kraftstoffpumpen von Kraftfahrzeugen eingesetzt und sind somit bekannt. Der Elektromotor treibt ein Laufrad der Kraftstoffpumpe an, um Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter über eine Vorlaufleitung zur Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu fördern. Kraftstoffe mit einem hohen Alkoholanteil sind sehr aggressiv, da sie die metallischen Bestandteile und die kunstStoffgebundenen Magnetmaterialien des Elektromotors angreifen. Aus diesem Grund ist es bekannt, den Rotor, insbesondere das Blechpaket mit einem Schrumpfschlauch zu überziehen. Nach diesem Verfahren lassen sich jedoch nur einfache Konturen vor aggressiven Medien schützen. Es ist weiter bekannt, als Schutzschicht eine Parylenebeschichtung aufzubringen. Dazu wird im Vakuum eine Polymerschicht aufgebracht. Eine solche Schicht zeichnet sich dadurch aus, dass damit auch kompliziert geformte Konturen beschichtet werden können, da sich das Polymer auch in Spalten und Ritzen ablagert. Sofern anschließend Teile oder Bereiche weiter bearbeitet werden müssen, z. B. Kontakte oder aufgrund ihrer Funktion, z. B. Wellenlagerung, nicht beschichtet sein dürfen, müssen diese Teile oder Bereiche abgedeckt werden. Die Abdeckung muss dabei sehr exakt ausgeführt werden, da es sonst aufgrund des hohen Eindringvermögens in Spalte und Ritzen zum unerwünschten Beschichten kommen kann. Dadurch ist der Aufwand für entsprechende Abdeckungen sehr hoch. Andererseits kann das Abdecken aufgrund der abzudeckenden Geometrie sehr aufwändig sein, was ebenfalls nachteilig ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors zu schaffen, mit dem Rotor und Stator des Elektromotors mit geringem Aufwand gegen aggressive Medien geschützt werden soll. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, einen nach diesem Verfahren hergestellten Elektromotor zu schaffen.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Rotor und der Stator mit einer Parylenebeschichtung versehen werden und dass an- schließend die Parylenebeschichtung von Bereichen des Rotors und des Stators entfernt wird, die weiter bearbeitet werden müssen oder die aufgrund ihrer Funktion keine Beschichtung aufweisen dürfen . Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Rotor und der Stator beschichtet, ohne das die nicht zu beschichtenden Bereiche mit einer Abdeckung gegen das Beschichten geschützt sind. Mit dem Wegfall der Abdeckungen, vereinfacht sich der Herstellungs- prozess erheblich, da nicht nur das Abdecken sondern auch das Entfernen der Abdeckungen mit Aufwand verbunden ist . Zudem könnte das Entfernen der dichten Abdeckungen Bearbeitungsspuren am Rotor, z. B. an der Wellenlagerung, oder an den Kontakten des Stators, hinterlassen. Auch diese unter Umständen die Funktion der einzelnen Bereiche einschränkenden Bearbeitungsspuren werden mit dem Verfahren vermieden. Das partielle Entfernen der Parylenebeschichtung zeichnet sich durch wesentlich weniger Aufwand aus und ist zudem geeignet, automatisiert vorgenommen zu werden . In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Parylenebeschichtung auch auf bereits beschichtete Bereiche aufgebracht. Das hat den Vorteil, dass das Beschichten ohne Beschränkungen und somit deutlich einfacher durchgeführt werden kann, als wenn bereits beschichtete Bereiche gesondert behandelt werden müssten. Solche vorab beschichteten Bereiche sind z . B. Kontakte, die vorab mit einem Nickel-Zinn-SchichtSystem beschichtet wurden. Zudem stellen Kontakte Bereiche dar, die aufgrund der anschließenden Kontaktierung nicht mit einer Polymerbe- schichtung beschichtet sein dürfen.
Das Abtragen der Parylenebeschichtung erfolgt in besonders schonender Weise durch Vakuum-Saugstrahlen. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass damit auch sehr dünne Schichten, wie es eine Parylenebeschichtung im Bereich von wenigen pm bis einigen 100 pm sein kann, sauber entfernt werden kann, ohne dass dabei das darunter liegende Material angegriffen wird.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Parylene¬ beschichtung durch Vakuum-Saugstrahlen mit einem Kunststoff- Strahlmittel abgetragen wird. Der Einsatz eines Kunststoff- Strahlmittels hat den Vorteil, dass eine Parylenebeschichtung nicht nur von massivem Material, z. B. eine Welle, sondern auch von empfindlichem Material, z. B. Zinn-Nickel-Schichtsystem, ohne Beschädigungen dieses Materials abgetragen werden kann.
Zum Entfernen der Parylenebeschichtung werden die Bereiche, von denen die Parylenebeschichtung entfernt werden soll, in eine Strahlkabine eingebracht, und gegenüber einer feststehenden Sauglanze für das Strahlmittel bewegt. Da nur ein Teil des Werkstücks eingebracht wird, kann die Strahlkabine kleiner gestaltet werden. Da die Bereiche ohnehin gegenüber der Sauglanze bewegt werden und der Antrieb für die Bewegung der Bereiche außerhalb der Stahlkabine angeordnet ist, ist die Abdichtung der Bereiche mit der Strahlkabine kein zusätzlicher Aufwand, da zum Bewegen der Bereiche eine in der Strahlkabine angeordnete Haltevorrichtung von außen über den Antrieb angetrieben wird und bereits dort eine Abdichtung gegenüber der Strahlkabine erfolgt. Dagegen ist eine feststehende Sauglanze einfacher als eine bewegliche Sauglanze gegenüber der Strahlkabine abzudichten.
Die zweite Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Teile des Rotors, der dazugehörigen Welle und/oder des Stators frei von der
Parylenebeschichtung sind. Mit dem Aufbringen der Parylenebeschichtung kann an einem Rotor und/oder Stator auf schwer zugängliche Bereiche auf einfache und zuverlässige Weise gegen aggressive Medien geschützt werden. Das anschließende Entfernen der Beschichtung, so dass Teile des Rotors und/oder des Stators diese Beschichtung nicht aufweisen, hat den Vorteil, dass diese Teile anschließend bearbeitet werden können oder dass sie ihre Funktion ausüben können, ohne dass diese Funktion durch die Beschichtung beeinflusst wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind solche Bereiche beispielsweise Kontakte, die erst nach der Beschichtung mit elektrischen Leitungen verbunden werden und wo eine Polymer- beschichtung die Kontaktierung negativ beeinflussen würde. Dies gilt ebenso für die Wellen/Wellenlagerung. Auch in diesem Bereich würde eine Polymerbeschichtung die Lagerlebensdauer verkürzen.
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt in:
Fig. 1 eine Kraftstoffpumpe in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Teil des Stators nach Fig.l,
Fig. 3 einen Rotor nach Figur 1 und Fig. 4 einen Kontakt in schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor 1, mit einem Stator 2, einer Welle 3, einem auf der Welle 3 angeordneten Rotor 4 und einem von der Welle 3 angetriebenen Laufrad 5, welches in einem Pumpengehäuse 6 drehbar gelagert ist. Die Welle 3 ist im Pumpengehäuse 6 und im Anschlussstück 7 gelagert. Bei Drehung des Laufrades 5 wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter über einen Pumpeneinlass 8 angesaugt und über einen Pumpenauslass 9 im Pumpengehäuse 6, durch den Elektromotor 1 zu einem Auslass 10 im Anschlussstück 7 gefördert. Von dort gelangt der Kraftstoff über eine Vorlaufleitung 11 zu der nicht dargestellten Brenn- kraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Das Anschlussstück 7 besitzt einen Stecker 12 zum Anschluss elektrischer Leitungen für den Elektromotor 1. Vom Stecker 12 verlaufen nicht dargestellte Leitungen zum Stator 2.
Der Stator 2 in Fig. 2 besteht aus einem Blechpaket 13, welches eine innenliegende Kunststoffumspritzung 14 und die jeweiligen Wicklungen 15 aufweist. Die Kunststoffumspritzung 14 umfasst weiter Kontakthalter 16, in die Kontakte 17 eingesetzt sind. Die Kontakte 17 sind entsprechend der Motorverschaltung mit den
Wicklungen 15 über einzelne Drähte 18 verbunden. An ihrem anderen Ende besitzen die Kontakte 17 Bereiche 19 die zur Kontaktierung mit den in Fig. 1 genannten Leitungen vorgesehen sind. Die schraffierten Bereiche 19 sind für die noch zu erfolgende Kontaktierung frei von der Parylenebeschichtung, während die restlichen Teile der Kontakte 17 und des Stators 2 die Pary¬ lenebeschichtung aufweisen.
Figur 3 zeigt den Rotor 4. Der Rotor 4 umfasst ein Blechpaket 23, welches auf der zum Rotor 4 gehörenden Welle 3 aufgebracht ist. Das Blechpaket 23 ist von einer Umspritzung 24 aus einem kunststoffgebundenen Neodym-Magnetmaterial umgeben. Nach dem Umspritzen wird auf den Rotor 4 und der Welle 3 eine Paryle¬ nebeschichtung 25 von 15pm aufgebracht. Da die Welle 3 mit ihren Enden 26, 27 gelagert ist und am Ende 27 zusätzlich das Laufrad 5 angeordnet ist, dürfen diese Bereiche aufgrund ihrer Funktion keine Beschichtung aufweisen. Die Parylenebeschichtung wird daher an den Enden 26, 27 der Welle 3 anschließend mittels Vakuum-Saugstrahlen wieder abgetragen.
Die Figuren 4a, b zeigen einen Kontakt 17 in vergrößerter Ansicht. Der Kontakt 17 besitzt ein Korrosionsschutzschichtsystem, bestehend aus einer ersten Schicht Nickel 20 und einer darüber angeordneten Schicht Zinn 21, welche auf dem aus Kupfer be- stehenden Kontakt 17 aufgebracht wurden. Abschließend wurde gemäß Fig. 4a der Stator und damit der gesamte Kontakt 17 mit der Parylenebeschichtung 22 versehen. Anschließend wurde die Pa- rylenebeschichtung 22 mittels Vakuum-Saugstrahlen in dem Bereich des Kontaktes 17 abgetragen, so dass die Zinn-Schicht 21 gemäß Figur 4b freiliegt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, bei dem zumindest mit aggressiven Medien in Kontakt stehende Teile mit einer Schutzschicht beschichtet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor und der Stator mit einer Parylenebeschichtung versehen werden und dass anschließend die Parylenebeschichtung von Bereichen des Rotors und des Stators entfernt werden, die weiter be¬ arbeitet werden müssen oder die aufgrund ihrer Funktion keine Beschichtung aufweisen dürfen.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Parylenebeschichtung auch auf bereits beschichtete Bereiche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die bereits beschichteten Bereiche von Teilen des Rotors und/oder des Stators, insbesondere von Kontakten, gebildet werden, auf die vor der Parylenebe¬ schichtung ein SchichtSystem aus Nickel-Zinn aufgetragen wurde .
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Parylenebeschichtung durch Vakuum-Saugstrahlen abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Parylenebeschichtung durch Vakuum-Saugstrahlen mit einem KunstStoff-Strahlmittel abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest die Bereiche, von denen die Parylenebeschichtung entfernt werden soll, in eine Strahlkabine eingebracht werden, und gegenüber einer feststehenden Sauglanze für das Strahlmittel bewegt werden.
Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor mit einer dazugehörigen Welle, wobei der Stator Wicklungen und Kontakten zum Anschluss der Wicklungen besitzt und einer Parylenebeschichtung des Stators, des Rotors und der Welle, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Teile des Rotors (4) , der Welle (3) und/oder des Stators (2) frei von der Parylenebeschichtung (22, 25) sind.
Elektromotor nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Teile ohne Parylenebe¬ schichtung (22, 25) Kontakte (17) oder Wellen/Wellenlagerungen (3, 26, 27) sind.
PCT/EP2013/075726 2012-12-21 2013-12-05 Verfahren zur herstellung eines elektromotors und elektromotor Ceased WO2014095405A2 (de)

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