DE2100663A1

DE2100663A1 - Elektrische Maschine, insbesondere Kleinstmotor

Info

Publication number: DE2100663A1
Application number: DE19712100663
Authority: DE
Inventors: Georg 7742 St. Georgen; Wrobel Günter 7730 Villingen; Schneider Gerold 7742 St. Georgen. P H03k 1-02 Papst
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1971-01-08
Filing date: 1971-01-08
Publication date: 1972-07-20
Also published as: GB1376221A; US3777191A; FR2120805A6

Description

P 61. 22 D4 _Ra._R 4. 1.1971 HDP-Kl

PAPST-MOTOREN KG
7742 St. Georgen / Schwarzwald

Elektrische Maschine, insbesondere Kleinstmotor

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und insbesondere einen Kleinstmotor, mit einem Stator und einem Rotor, welch letzterer ein mit einer Welle verbundenes Umfangsteil aufweist, das mit dem Stator zusammenarbeitet.

Elektrische Maschinen dieser Art in Form von Kleinstmotoren dienen beispielsweise zum Antrieb von kleinen Axial ventilatoren von Tonbandgeräten, Plattenspielern, BUromaschinen usw. Bei Aussenläufermotoren, also Motoren, bei denen der Rotor ausserhalb des Stators angeordnet ist und sich um diesen herum dreht, ist es bekannt, den Kurzschlusskäfig des Rotors gleichzeitig als rotierendes Gehäuse auszubilden und mittels einer in dieses Rotorgehäuse eingegossenen Wellenbuchse, die gewöhnlich aus Stahl besteht, eine feste Verbindung zur Welle herzustellen die Welle wird bei einer solchen Anordnung gewöhnlich in die Wellenbuchse eingepresst, um eine drehfeste Verbindung zu erhalten .

-2-

209830/0279

Bei einem solchen Aussenläufermotor hat also der Rotor etwa die Form eines Bechers, wobei im Boden des Bechers die Welle befestigt ist und die Wände des Bechers von den elektromagnetisch aktiven Teilen gebildet werden; der Boden des Bechers besteht bei diesen bekannten Konstruktionen aus dem Material des Kurzschlusskäfigs, also in der Regel aus Aluminium. Da man aus Gründen eines möglichst niedrigen Käfigwiderstands oft gezwungen ist, ein möglichst reines Aluminium zu verwenden, dieses aber andererseits relativ schlechte Festigkeitswerte aufweist, muss man den Rotorboden ziemlich dick machen und Verstärkungsrippen vorsehen, besonders dann, wenn in diesem Boden noch Luftlöcher oder Luftkanäle vorgesehen werden müssen. Dies hat zur Folge, dass die Höhe der Wickelköpfe des Stators beschränkt wird, wenn nur eine bestimmte axiale Höchstlänge des gesamten Motors zulässig ist. Auch ist giesstechnisch die Herstellung dünner Aluminiumböden sehr schwierig. Ferner können sich Schwierigkeiten bei der dauerhaften Befestigung der im Rotorboden anzuordnenden Well^enbuchse ergeben, die langzeitige Fluchtung der Innenseite des Rotors mit der Welle stellt bei solchen Rotoren mit Reinaluminiumgehäuse meist einen kritischen Punkt dar.

Bei Innenläufermotoren, also Motoren, bei denen der Rotor im Inneren des Stators drehbar angeordnet ist, geht die Entwicklung ebenfalls dahin, Motoren mit geringer Länge zu bauen. Zu diesem Zweck verwendet man bei einer bekannten Konstruktion ein feststehendes Lagertragrohr mit eingesetzten Lagern. Der Rotor ist innen hohl; mit ihm wird eine Welle fest verbunden, und diese Welle wird in die Lager des Lagertragrohres eingesetzt und dreht sich in diesen. Der Rotor rotiert dann um das feststehende Lagertragrohr herum und wirkt an seiner Aussenseite über den elektromagnetisch wirksamen Luftspalt mit dem um ihn herum angeordneten Stator zusammen. Bei dieser Anordnung sind die rotierenden Teile des Innenläufermotors mechanisch

-3-

20983 0/0279

analog aufgebaut wie beim zuvor beschriebenen Aussenläufermotor, so dass sich auch hier die gleichen, oben bereits beschrejibenen Schwierigkeiten hinsichtlich der mechanischen Festigkeit des Rotorbodens ergeben. Hinzukommt, dass diese Konstruktion eines Innenläufermotors zwar eine geringe axiale Länge aufweist, aber teuerer ist als die bekannten Konstruktionen von Innenläufermotoren, bei denen im Blechpaket des Rotors eine Welle durch Einpressen oder dgl. befestigt ist und diese Welle in den beiden Lagerschilden des Motors gelagert ist. Man ist deshalb bestrebt, die Fertigung dieser mit einem Lagertragrohr versehenen Bauart zu verbilligen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, diegenannten Nachteile mindestens teilweise zu vermeiden.

Erfindungsgemäss wird dies bei einer eingangs genannten elektrischen Maschine dadurch erreicht, dass das Umfangsteil des Rotors über ein aus Blech gebildetes Formstück mit der Welle verbunden ist. Ein solches Formstück wird vorzugsweise aus einem geeigneten Stahl gefertigt, z.B. durch Stanzen. Es weist bei geringer Dicke die erforderliche Festigkeit auf, so dass auch bei geringer axialer Länge des Motors bei einem Aussenläufermotor die Wickelköpfe des Stators ausreichend hoch bemessen werden können. Ferner ergibt sich eine ausgezeichnete und sehr zuverlässige mechanische Verbindung des Rotors mit der Welle, die sich auch nach langer Zeit unter den auftretenden mechanischen Belastungen nicht verändert.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird dabei die elektrische Maschine so ausgebildet, dass das Formstück als Blechscheibe ausgebildet ist, die an ihrem Aussenrand in geeigneter Weise mit dem Utnfangsteil des Rotors und an ihrem Innenrand mit einer Buchse verbunden ist, welch letztere ihrerseits mit der Welle drehfest verbindbar ist. Eine solche Blechscheibe, die z.B. ähnlich wie ein Teller ausgebildet sein kann, lässt sich sehr leicht und preiswert mittels

2 0 9 8 3 Π / Π 2 7 9

üblicher Verfahren der Massenfertigung herstellen und ist dabei sehr formstabil, besonders_s wenn sie nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung gewölbt ist. Auch können in ihr ohne Schwierigkeiten genügend grosse Löcher für die Belüftung vorgesehen werden.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Konstruktion erhält man dadurch, dass die Blechscheibe an ihrem Rand mit Aussparungen versehen ist, und dass dieser Rand in ein Teil des Rotors und vorzugsweise einen Kurzschlussring des Rotors eingegossen ist. Die Befestigung der Scheibe lässt sich dann in einem Arbeitsgang mit dem Giessen des Kurzschlusskäfigs vornehmen, so dass hierfür praktisch keine Mehrkosten gegenüber den bekannten Konstruktionen entstehen. Auch ist ein solches Eingiessen eines solchen Formstücks wesentlich unproblematischer als das Giessen eines dünnen Aluminiumbodens.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Es zeigen :

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil des Lüfters, welcher Lüfter von einer erfindungsgemassen elektrischen Maschine in Form eines Aussenläufermotors angetrieben wird, in vergrössertem Massstab; die obere Hälfte von Fig. 1 stellt einen Schnitt dar, welcher unter einem Winkel von 9o° zum Schnitt nach der unteren Hälfte verläuft,

Fig. 2 einen Zuschnitt eines Blech-Formstücks nach dem Stanzen aber vor dem Biegen; ein solches Formstück in gebogener Form dient bei dem Motor nach Fig. 1 zur Verbindung des Umfangstei1s des Rotors mit der Welle,

20 9830/0279

-5-

Fig . 3 einen Längsschnitt durch den Zuschnitt nach Fig. 2 in seiner endgültigen, gebogenen Form,

Fig. 4 eine Einzeldarstellung, welche einen Verfahrensschritt bei der Verbindung einer Wellenbuchse mit der mittleren öffnung des Blech-Formstücks nach Fig. 3 zeigt, in vergrössertem Massstab,

Fig. 5 eine Darstellung des Biegeteils mit der daran befestigten Wellenbuchse, nach Beendigung des in Fig. 3 dargestellten Verfahrensschrittes j

Fig. 6 einen Zuschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Blech-Formstücks,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Zuschnitt nach Fig. 6, in seiner endgültigen, gebogenen Form,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Aussenläuferrotor mit angegossenem Kurzschlusskäfig, wobei das Blech-Formstück nach Fig. 7 in den oberen Kurzschlussring dieses Rotors eingegossen ist,

Fig. 9 eine Darstellung mit zwei verschiedenen Draufsichten auf den Rotor nach Fig. 9, gesehen längs den Linien IX-IX der Fig. 8,

Fig. Io einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Rotors, hier eines Rotors für einen Innenläufermotor,

Fig. 11 eine Ausführungsbeispiel, das eine weitere erfindungsgemässe Verbindung des Umfangsteils eines Rotors mit einer WeIIe zei gt,

209830/0279 "⁶"

Fig. 12 eine Teildarstel1ung eines Innenläufermotors, mit einer erfindungsgemässen Verbindung von Welle und Rotor, und

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der Verbindung des Umfangsteils eines Rotors mit einer Welle.

Fig. 14/15 zeigen Anordnungen für eine verstärkte Kühlluftzufuhr in einen erfindungsgemässen Elektromotor.

In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke "links" und "rechts" jeweils auf die zeichnerische Darstellung an den einzelnen Figuren,

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Axialventilators lo, der von einem in seiner Gesamtheit mit 11 bezeichneten Aussenläufermotor angetrieben wird. Der Lüfter Io hat ein Aussengehäuse, das im wesentlichen aus einem gegossenen Formstück 12 besteht. An einer Stirnseite dieses Aussengehäuses 1 wird ein Flansch 14 mit einer Montageplatte 15 befestigt.

Auf der Montageplatte 15 ist mittels Schrauben 16, von denen nur eine dargestellt ist, ein Lagertragrohr 17 befestigt, auf dem der Stator 13 des Motors 11 befestigt ist. Im Inneren des Lagertragrohres 17 sind zwei Gleitlager 18,19 aus Sinterwerkstoff befestigt, zwischen denen ein Filzstück 2o angeordnet ist, das als Schmiermitteldepot dient. Ferner sind in einer Vertiefung 23 der Montageplatte 15 zwei Scheiben 24 befestigt, die als erste Axiallager für eine Welle 25 dienen. Diese weist an ihrem linken Ende (bezogen auf Fig. 1) einen Einstich für einen Sprengring 26 auf, der vier Scheiben 27 hält, die mit der rechten Stirnseite des Gleitlagers 18 ein zweites Axiallager für die Welle 25 bilden. Die Welle 25 wird also durch die beiden Axiallager 24 und 18 27 axial in einer bestimmten Lage festgehalten, während die beiden Gleitlager 18 und 19 die Welle 25 radial führen.

Auf dem Lagertragrohr 17 ist ein Statorblechpaket 3o befestigt,

209830/0279

in das in bekannter Weise Wicklungen 31 und 31' eingelegt sind, deren Anschlüsse 32 und 32' in einem Isolierschlauch 34 geführt und an einem im gegossenen Formstück 12 befestigten Anschlusselement 35, das zwei Lötkontakte 33 und 33' enthält, angeschlossen sind. Die Wicklungen 31 und 31' weisen Wickelköpfe auf, von denen die linken mit 36 und die rechten mit 37bezeichnetsind.

Auf der Welle 25 ist eine Buchse 41, die vorzugsweise als Drehteil- aus Stahl ausgebildet ist, drehfest befestigt. An dieser Buchse 41 ist seinerseits ein aus Stahlblech gebildetes Formstück 42 drehfest befestigt; dieses Formstück 42 weist insgesamt acht öffnungen 43 zum Luftdurchtritt auf. Es ist an seinem Aussenrand mit abgebogenen Enden in Form von Blechlappen 44 versehen, welche in den linken Kurzschlussring 45 eines mit einem Kurzschlusskäfig versehenen Aussenrotorgehäuse (als Umfangstei1) eingegossen sind; das Umfangsteil 46 weist ferner ein Blechpaket 47 und einen rechten Kurzschlussring 48 auf. Zwischen dem linken Kurzschlussring 45 und dem rechten Kurzschlussring 48 verlaufen in Nuten des Blechpakets 47 eingegossene Stäbe, die bei 49 angedeutet sind und ebenfalls zum Kurzschlusskäfig gehören; dieser Käfig kann beispielsweise aus Reinaluminium bestehen.

Auf dem Unfangsteil 46 sind direkt Lüfterflügel aufgeschweisst, von denen zwei bei 52 und 53 dargestellt sind.

Fig. 2 zeigt das Formstück 42 im ungebogenen, flachen Zustand direkt nach dem Stanzen. Es weist in seiner Mitte eine öffnung 54 auf, die unregelmässige Randkonturen hat, nämlich drei jeweils um 12o° versetzte seitliche Ausbuchtungen 55, deren Zweck im folgenden noch beschrieben wird. Am Rand sind zwischen den verbleibenden acht Blechlappen oder Abschnitten 44 Aussparungen 57 eingestanzt, und zwar so, dass die Blechlappen 44 an ihren freien Enden Verbreiterungen 58 aufweisen, wie das die Fig. 2 und 3 deutlich zeigen. Auf diese Weise ergibt sich eine ausgezeichnete Verankerung der Blechlappen 44 im Kurzschlussring

-8-209830/0279

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Blechlappen 44 etwa rechtwinklig zur Ebene des in Fig. 2 dargestellten Zuschnitts abgebogen, und zwar sind sie etwa bogenförmig abgebogen. Dabei ist, wie Fig. 1 deutlich zeigt, der Durchmesser der abgebogenen Blechlappen 44 so gewählt, dass diese sehr nahe beim Aussenumfang des Kurzschlussrings 45 liegen. Ferner ist der Abstand ihrer Enden vom Blechpaket 47, welcher Abstand in Fig. 1 mit "h" bezeichnet ist, möglichst gross gewählt. Beide Massnahmen tragen wesentlich dazu bei, dass der Widerstand des Kurzschlussrings 45 durch die Blechlappen 44 nur so weit erhöht wird, dass sich beim fertigen Motor gegenüber der Bauweise ohne eingegossene Blechlappen 44 allenfalls eine geringfügige Verminderung des abgegebenen Drehmoments ergibt. Versuche haben jedoch ergeben, dass eine solche Verringerung in der Praxis im Rahmen der üblichen Exemplarstreuung der Motoren liegt, wenn die angegebenen Regeln für den Abstand "h" und den Durchmesser des Formstücks 42 eingehalten werden.

Um auch nach langer Betriebsdauer eine sichere Verbindung zwischen der Welle 25 und der Buchse 41 zu erhalten, kann man verschiedene Wege beschreiten. Z.B. kann die Buchse 41 mit dem Formstück 42 verschweisst werden, insbesondere durch Impulsschweissen, oder dieser Teile können miteinander durch Hartlöten verhunden werden, insbesondere durch Induktionshartlöten; ein besonders einfaches Verfahren zum Befestigen der Buchse 41 in dem Formstück 42, dessen öffnung 54 die in Fig. 2 dargestellte Form hat, also mit den Ausbuchtungen 55 versehen ist, ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt.

Fig, 4 zeigt, wie das Formstück 42 mit der eingesetzten Buchse auf einen Halter 6o gelegt wird, Sodann wird ein Niederhalter abgesenkt, der die beiden Teile 41 und 41 festspannt.

209830/0279

2100863

Dann wird von oben in Richtung der eingezeichneten Pfeile ein Stauchwerkzeug 62 abgesenkt, dessen arbeitende Stirnseite 62' konisch ausgebildet ist,und dieses verformt den Aussenumfang der Buchse 41 in der in Fig. 5 dargestellten Weise, wobei durch das Herabdrücken des Materials ein Wulst 63 entsteht und gleichzeitig das Material der Buchse 41 in die Ausbuchtungen 55 (Fig.2) gepresst wird und so eine stabile drehfeste Verbindung zwischen dem Formstück 42 und der Buchse 41 entsteht. Zusammen mit dem unteren Rand 64 der Buchse 41 umgreift dann der Wulst 63 das Formstück 42, so dass eine äusserst haltbare Verbindung entsteht. Zum Abschluss wird die Buchse 41 längs der in Fig. 5 eingezeichneten strichpunktiert gezeichneten Ebene 65 abgedreht, so dass sie die in Fig. 1 dargestellte Form erhält. - Die gleiche Art der Befestigung kann auch bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Durch die konische Form der arbeitenden Stirn 62" wird der beschriebene Vorgang wesentlich unterstützt.

Fig. 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit 7o bezeichneten Rotors für einen Aussenläufermotor, der beispielsweise anstelle des Rotors 46 der Fig. 1 verwendet werden könnte und eine ähnliche Form hat wie dieser. Der Rotor 7o hat ein Blechpaket 71 mit einem eingegossenen Kurzschlusskäfig, z.B. aus Reinaluminium. Von diesem Käfig ist ein oberer Kurzschlussring 72 und ein unterer Kurzschlussring 73 dargestellt. Zwischen den Ringen 72 und 73 liegen Verbindungsstäbe, welche in (nicht dargestellten) Nuten des Blechpakets 71 verlaufen.

In Fig. 8 sind gestrichelt eingezeichnete Ringkanten 79 und 79' eines Werkzeuges 69, 69' in Giessposition angedeutet. In dieser Stellung werden diese Ringkanten 79, 79' von beiden Seiten in das Formstück 74 um ca. l/lo mm eingepresst, um gegen eingeschossenes Material beim Giessen abzudichten.

-lo-

209830/0279

- Io -

In dem oberen Kurzschlussring 72 ist ein Blech-Formstück 74 befestigt, und zwar dadurch, dass sein Rand in diesen Ring eingegossen ist, wobei auch hier zwischen dem Ende des Formstücks 74 und dem Blechpaket 71 ein Abstand "h" liegt, der nur von gegossenem Material ausgefüllt ist, um so den Widerstand des Kurzschlussrings möglichst niedrig zu halten. Die Gestalt dieses Formstücks 74 im flachen, ungebogenen Zustand, also die Form des Zuschnitts, geht aus Fig. 6 hervor, und die Form im gebogenen Zustand aus Fig. 7. Wie aus den Fig. 6 und hervorgeht, hat das Formstück 74 an seinem Rand acht Blechlappen 75, in die Löcher 76 eingestanzt sind, um eine gute Verankerung im Kurzschlussring 72 zu bewirken. Diese Lappen werden in der in Fig. 7 dargestellten Weise umgebogen, und gleichzeitig wird hierbei das Formstück 74 gewölbt, wie das in Fig. 7 durch den Winkel '-^- dargestellt ist. Hierdurch erhält das Formstück 74 eine besonders grosse Steifigkeit. In eine mittlere Ausnehmung 77 wird auch hier eine Buchse 78 eingesetzt, die zur Verbindung mit einer in der Figur 8 nicht dargestellten Welle dient.

Die Formhälften 69, 69' des Druckgusswerkzeuges zur Herstellung des erfindungsgemässen Elektromotors weisen kreisringförmige Druckstege 79, 79' auf, welche das Formstück 74 so fest einspannen dass eine gewisse Material verformung in der Nähe der Oberfläche des Formstücks zustande kommt und dadurch ausserdem das Entstehen einer unerwünschten sehr dünnen Gusshaut an der freiliegenden Oberfläche des Formstücks 74 verhindert wird. Diese Material verformung am Formstück 74 wirkt ausserdem formstabi1isien Der Fangstift 82 des Werkzeugs dient zum Zentrieren des Formstücks 74 beim Giessvorgang.

Fig. 9 zeigt in der linken Hälfte eine Ansicht des Rotors 7o nach Fig. 8 von oben und in der rechten Hälfte eine Ansicht desselben Rotors 7o von unten, jeweils bezogen auf Fig. 8. In der linken Hälfte sind die für das Auswuchten bestimmten Löcher mit 8o und in der rechten Hälfte mit 81 bezeichnet.

-11-209830/0279

Fig. Io zeigt einen Rotor 85 für einen Innenläufermotor; dieser Rotor 85 ist ebenfalls als Kurzschlussläuferrotor ausgebildet und weist einen oberen Kurzschlussring 86 und einen unteren Kurzschlussring 87 auf, die durch in Nuten des Blechpakets 88 eingegossene Stäbe (nicht dargestellt) elektrisch miteinander verbunden sind. - Der obere Ring 86 weist eine Ausdrehung 88 auf, in die ein Stanzteil 89 eingepresst und durch Anprägungen 9o des Kurzschlussrings 86 in seiner Lage festgehalten wird. In die innere Ausnehmung des Stanzteiles ist auch hier eine Welle 91 eingepresst. Das Stanzteil ist ein sogenanntes Feinstanzteil, dessen Werkzeug stark reduzierte Schnittspalte aufweist, damit die Schnittfläche über die Dicke des gestanzten Teils möglichst masshaltig verläuft (kleine Bruch fläche). So sind die Abmessungen genauer einhaltbar.

Fig. 11 zeigt eine andere Art der Befestigung für das Umfangsteil 93 eines Rotors, von dem nur ein Ausschnitt dargestellt ist, nämlich ein Teil des Blechpakets 94 mit einem angegossenen oberen Kurzschlussring 95, sowie eine Blechscheibe 96, die in ihrer Mitte mit einer Buchse 97 verbunden ist, in der wiederum eine Welle 98 eingepresst ist.

Der Kurzschlussring 95 wird hier so gegossen, dass er eine Reihe von nach oben ragenden Zapfen aufweist, von denen in Fig. Π einer mit gestrichelten Linien dargestellt und mit 99 bezeichnet ist. An den Stellen, an denen sich diese Zapfen befinden, ist die Scheibe 96 mit Löchern loo versehen, so dass die Scheibe auf den Ring 95 aufgelegt werden kann. Dann werden die Zapfen 99 mittels einer geeigneten Vorrichtung vernietet, wobei die in Fig, 11 dargestellten Nietköpfe Io3 entstehen. Man erhält so eine sichere Verbindung des Kurzschlussrings 95 mit dem er 96 und damit mit der Welle 98.

-12-

209 830/0271

Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung eine Konstruktion, die sich vorzugsweise für einen Innenläufermotor eignet und es ermöglicht, ein besonders langes Lagertragrohr zu verwenden. Der Rotor ist hier mit Ho und der Stator mit 111 bezeichnet. Im Inneren des Rotors Ho befindet sich ein stationäres Lagertragrohr 112, das ähnlich aufgebaut und angeordnet sein kann wie das Lagertragrohr 17 nach Fig. 1. Im Lagertragrohr 112 sind zwei selbstschmierende Lager 113 angeordnet, und in diesen dreht sich eine Welle 114, an deren oberem Ende eine Buchse 115 befestigt ist. An der Buchse 115 ist ein hutförmiges Blech-Formstück 116 befestigt, und zwar mit seinem mittleren, erhöhten Teil, während sein Aussenrand direkt auf dem Blechpaket 117 des Rotors llo aufliegt und durch Angiessen mittels eines oberen Kurzschlussrings 118 dort befestigt ist. Das Formstück 116 bildet also bei dieser Konstruktion einen Teil des Blechpakets des Rotors llo.

Fig. 13 zeigt eine weitere erfindungsgemässe Lösung, die vorwiegend für einen Innenläufermotor gedacht ist, aber unter bestimmten Bedingungen auch mit Vorteil bei einem Aussenläufermotor eingesetzt werden kann. Auf einer Welle 121 ist auch hier eine Buchse 122 befestigt, und auf dieser Buchse 122 ist ein tiefgezogenes, becherartiges Blech-Formstück 123 fest angebracht, z.B. durch eines der zuvor erwähnten Verfahren. Dieses Formstück 123 ist in die Innenbohrung eines mit 124 bezeichneten Rotorumfangsteiles so eingepresst, dass eine reibschlüssige Verbindung entsteht, welche die im Betrieb auftretenden Drehmomente sicher übertragen kann. Hierbei ist zwischen den Kurzschlussringen 125 und 126 einerseits und dem Formstück 123 andererseits jeweils ein radialer Abstand vorhanden. In die hierdurch entstehenden Ringspalte 127 und 128 greift bei der Herstellung ein Werkzeug ein, das das Blechpaket 124 zusammenpresst.

-13-

209830/0279

Dreht man bei einem mit einem Kurzschlusskäfig versehenen Rotor eines Aussenläufermotors die Innenbohrung aus, so dass die Nutstege verkleinert werden und setzt an Stelle des ausgedrehten Materials ein Formstück 123 aus weichmagnetischem Material bestimmter Wandstärke ein, so erhält man einen sogenannten Rohrläuferrotor, bei dem eine Rohrleiterschicht und eine Käfig-Kurzschlusswicklung magnetisch hintereinandergeschaltet sind. Hierdurch erhält man eine Drehmomentencharakte-

f ü r
ristik, die *# manche Fälle vorteilhaft aus der überlagerung der Kennlinien eines Käfigläufers und eines Rohrläufers (Massivläufers) zusammengesetzt ist. Das Formstück 123 wird in diesem Fall in sehr vorteilhafter Weise doppelt ausgenutzt.]Die Fig. 14/15 zeigen reliefartige Erhebungen und Vertiefungen 13o im Formstück 74 welche einer verstärkten Kühl! uftzufuhr ins Motorinnere dienen, wenn das Formstück beim Betrieb des Motors rotiert. Dabei sind in Fig. 14 schaufelartige Erhebungen 131 und 132 nach beiden Seiten des Formstücks 74 gemäss Schnitt AA und in verschiedenen Kreisen 131/132 und 131'/132' für beide Drehrichtungen angeordnet.

Fig. 15 zeigt in Variation dazu eingeschnittene und herausgebogene Lappen 133/134 von grösserer radialer Breite, ebenfalls für beide Drehrichtungen.

Die Erfindung erlaubt es also in einfacher Weise, Rotoren und insbesondere Kurzschlussläufer-Rotoren von Motoren und speziell Kleinstmotoren sicher mit der zugehörigen Welle zu verbinden, wobei diese Rotoren auch nach langem Betrieb sicher ihre Form beibehalten und durch ihren Aufbau eine geringe axiale Länge des zugehörigen Motors ermöglichen. Giesstechnisch ist die Herstellung erfindungsgemässer Elektromotoren ausserdem unproblematischer als die bekannter Anordnungen.

-14-

209830/0279

Claims

PAPST-MOTOREN KG P 61. 22 D 4

St. Georgen 4.1.1971 HDP-Kl

Schutzansprüche

M J Elektrische Maschine, insbesondere Kleinstmotor, mit einem Stator und einem Rotor, welch letzterer ein mit einer Welle verbundenes Umfangsteil aufweist, das mit dem Stator zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfangsteil (46; 7o; 85; 93; 124) des Rotors über ein aus Blech gebildetes Formstück (42; 74; 89; 96; 123) mit der Welle (25; 79; 91; 98; 121) verbunden ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück als Blechscheibe (42; 74; 96) ausgebildet ist, die an ihrem Aussenrand (44; 75) in geeigneter Weise mit dem Umfangsteil (46; 7o; 93) des Rotors und an ihrem Innenrand (54; 55; 77) mit einer Buchse (41; 78; 97) verbunden ist, welch letztere ihrerseits mit der Welle (25; 79; 98) drehfest verbindbar ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (96) an ihrem Rand Ausnehmungen (loo) aufweist, dass diese Ausnehmungen (loo) von Vorsprüngen (99) des Rotors (93) durchdrungen sind, und dass auf der vom Rotor abgewandten Seite der Blechscheibe (96) diese Vorsprünge (99) auf die Blechscheibe genietet (Io3) sind (Fig. 11).

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (42; 74) an ihrem Rand mit Aussparungen (57; 76) versehen ist, und dass dieser Rand in ein Teil (45; 72) des Rotors (46; 7o) eingegossen ist (Fig. 1 bis 9).

209830/0279

-15-

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Aussparungen liegenden Blechlappen (44; 75) an ihren äusseren Enden verbreitert (58) sind.

6. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Blechscheibe (42; 74) in einen Kurzschlussring (45; 72) des Rotors (46; 7o) eingegossen ist.

7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 4-6,

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne Ab- M

schnitte (44; 75) des eingegossenen Randes der Blechscheibe (42; 74) in Richtung zum Umfangsteil (46; 7o) des Rotors hin abgebogen sind.

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abgebogenen Abschnitt (44) des eingegossenen Randes in der Nähe des Aussenumfangs des Gussteils (45) liegen (Fig. 1).

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden der abgebogenen Abschnitte (44; 75) der Blechscheibe (42; 74) und dem Blechpaket (47; 71) des Rotors jeweils ein Abschnitt M (h) aus gegossenem Material liegt.

lo. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (74) gewölbt ist (Fig. 7 und 8).

- 16-

209830/0 279

11. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück als vorzugsweise etwa hutartiges Teil (116) ausgebildet ist, dessen erhöhtes Mittelteil mit der Welle (114) verbunden ist und dessen Randteil durch einen an das Blechpaket (117) angegossenen Kurzschlussring (118) mit dem Blechpaket des Rotors (TIo) mechanisch verbunden ist (Fig. 12).

12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (123) becherförmig ausgebildet ist, dass der Boden dieses becherförmigen Formstücks (123) mit der Welle (121) verbunden ist, und dass das Umfangsteil dieses Formstücks mit der Innenseite des hohl ausgebildeten Rotors (124) verbunden ist (Fig. 13).

13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (124) als Aussenläuferrotor ausgebildet ist, dass seine Innenseite ausgedreht ist, und dass das mit der Innenseite des Rotors (124) verbundene Umfangsteil des becherförmigen Formstücks (123) als weichmagnetische Schicht ausgebildet ist, um eine sogenannte gemischte Drehmomentencharakteristik zu erhalten (Fig. 13).

14. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Blech gebildete Formstück als Feinstanzteil (89) ausgebildet ist, das zwischen der Welle (91) und einem Teil (86) des Rotors (85) angeordnet ist (Fig. lo).

- 17 -

209830/0279

15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinstanzteil )89) zwischen der Welle (91) und einem· am Blechpaket (88) des Rotors (85) vorgesehenen Kurzschlussring (86) liegt, und dass am Kurzschlussring (86) Anprägungen (9o) zum Befestigen des Feinstanzteiles (89) vorgesehen s i η d (F i g . 1 ο).

16. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (42) mit Ausnehmungen (43) für den Luftdurchtritt versehen ist.

17. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück an seiner Innenseite mit einer mit der Welle drehfest verbindbaren Buchse verschweisst, insbesondere impulsgeschweisst , ist.

18. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück an seiner Innenseite mit einer mit der Welle drehfest verbindbaren Buchse durch Hartlöten, vorzugsweise Induktionshartlöten, verbunden ist.

19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (42) an seinem Innenrand eine etwa kreisrunde Ausnehmung (54) aufweist, dass diese Ausnehmung (54) eine an mindestens einer Stelle von der Kreisform abweichender Randkontur (55) aufweist, und dass eine mit der Welle (25) drehfest verbindbare Buchse (41) durch einen Stauchvorgang (Fig. 4) in Eingriff mit dieser Randkontur (55) gebracht ist, um eine drehfeste Verbindung zwischen ihr und dem Formstück (42) zu bilden.

209830/0279

20. Elektrische Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die etwa kreisrunde Ausnehmung (54) an ihrem Umfang verteilte Ausbuchtungen (55) aufweist, in die das beim Stauchvorgang (Fig. 4) verdrängte Material der Buchse (41) fliesst.

21. Elektrische Maschine nach Anspruch 19 oder 2o, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (41) im gestauchten Zustand (Fig. 1,5) beide Breitseiten des Formstücks (42) umgreift (63, 64).

(insbesondere nach Anspruch 16/

22. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ν

dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (74, 42 usw.) reliefartige Erhebungen oder/und Vertiefungen 13o aufweist.

23. Elektrische Maschine nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass die z.B. sickenförmigen Erhebungen und Vertiefungen in verschiedenen Kreisen (131/132 und 131'/132') gegensinning angeordnet sind (Fig. 14).

24. Elektrische Maschine nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen, bzw. Vertiefungen durch eingeschnittene und herausgebogene, radial breite Lappen 133/134 gebildet sind. (Fig. 15).

25. Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 19, 2o, 21, dadurch gekennzeichnet, dass die arbeitende Stirnseite 62' des Stauchwerkzeugs 62 konisch ausgebildet ist.

- 19 -

209830/0279

26. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 25, insbesondere nach Anspruch 1 bis lo_s dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (74, 42) mit ringartigen Zonen an der Oberfläche von sehr geringer Einpresstiefe versehen ist.

27. Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrischen Maschine nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Druckgusswerkzeug ist, dessen Formhälften (69, 69') kreisringförmige Druckstege (79, 79') aufweisen, die das Formstück abdichtend und formstabilisierend einpsannen, wobei vorzugsweise ein Fangstift (82) zum Zentrieren des Formstücks dient.

20983 0/0279