DE3011609C2 - Verfahren zur Herstellung eines Stators mit magnetischen Nutkeilen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators mit magnetischen Nutkeilen für einen flachen Elektromotor mit axialem Luftspalt, wobei die Nutkeile aus einem Gemisch von 60 bis Gew.-% Eisenpulver oder Eisenlegierungspulver und bis 5 Gew.-% eines Kunstharzes bestehen.

Je breiter die Statorschlitze eines flachen Elektromotors sind, um so leichter sind die Statorspulen darin anzubringen. Zu breite Statorschlitze beeinträchtigen jedoch die Wirksamkeit des Elektromotors. Um dies zu verhindern, sind die öffnungen der Statorschlitze abdeckende magnetische Nutkeile allgemein üblich.

Bei dem aus der DE-OS 2136 893 bekannten Verfahren werden die Nutkeile in einer speziellen Form vom Stator getrennt hergestellt und anschließend in den Statorschlitzen angebracht. Dieses Verfahren ist technisch aufwendig und wegen der Vielzahl der Arbeitsschritte für die Massenproduktion von flachen Elektromotoren für Haushaltszwecke nicht wirtschaftlich.

Aus der DE-OS 22 29 343 ist weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors bekannt, bei dem der Stator mit einem Lagerschild in einer Gehäuseform mit einem fließfähigen Kunstharz zu einer Einheit vergossen wird. Dabei wird jedoch kein flacher Motor mit axialem Luftschlitz erhalten und die Ausbildung magnetischer Nutkeile nicht behandelt.

Aus der DE-OS 20 41076 ist schließlich eine kalthärtende magnetische Nutverschlußmasse mit einem Gehalt an Epoxidharz und mindestens 75 Gew.-% Eisenpulver bekannt, die daneben noch Titandioxid, Quarzmehl und ein BF2-Amin-Addukt enthält und zur Reparatur beschädigter Nutzverschlüsse in pastenförmigem Zustand unter Druck durch die Nutmündung in den Raum oberhalb der Wicklung eingepreßt wird. Diese Masse und deren Einbringungsweise sind jedoch für eine Serienfertigung zu aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine einfachere und kostengünstigere Fertigung ermöglicht

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Merkmale auf.

Statorkern und Statorspulen werden in einer Form mit Kunstharz zu einem einstückigen Stator mit Nuten für die magnetischen Nutkeile vergossen. In diese Nuten wird das Gemisch zur Ausbildung der magnetischen Nutkeile eingebracht, so daß diese direkt in den Nuten erzeugt und mit wesentlich geringeren Fertigungskosten in den gewünschten Formen hergestellt werden können.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Stators;

Fig.2 einen Schnitt des Statorschlitzes längs der Linie H-II in Fig. 1;

Fi g. 3 einen Schnitt durch einen in einer Statorform angeordneten Statorkern mit Statorspulen;

F i g. 4 eine Statorform;

F i g. 5 einen Schnitt einer Nutkeilform;

Fig.6 bis 8 vergrößerte Teilschnitte von Statorforinen mit verschiedenen Nutstegen;

Fig.9 und 10 Schnitte von Statorschlitzen mit den durch die in Fig.6—8 dargestellten Nutstege geformten Nuten;

F i g. 11 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Nutkeilform und

Fig. 12 einen Schnitt des durch die in Fig. 11 dargestellte Nutkeilform erzeugten Nutkeils mit Längsspalt.

Wie F i g. 1 zeigt, sind Statorspulen 2 aus magnetischen Drähten an verschiedenen Umfangsstellen durch einen die Motorwelle umgebenden Statorkern geführt. Die Statorspulen 2 und der Statorkern 1 sind mit einem Kunstharz zu einem Stator 3 vergossen. In den Statorschlitzen sind magnetische Nutkeile 4 ausgeformt. F i g. 2 zeigt, daß die in den Statorschlitzen des Statorkerns 1 angeordneten Statorspulen 2 durch das Kunstharz 5 vom Statorkern 1 isoliert und die magnetischen Nutkeile 4 so auf den Statorspulen 2 angeordnet sind, daß die Außenflächen der Nutkeile 4 mit der Außenfläche des Statorkernes 1 fluchten.

Fi g. 3 zeigt eine Statorform 6 zur Herstellung eines Stators 3. Der Statorkern 1 ist mit den Statorspulen 2 in der Statorform 6 derart angeordnet, daß in die Statorschlitze radial auf der Statorform 6 angeordnete Nutstege 7 eintreten. Nach Anbringen eines Formdekkels 8 wird in die Statorform 6 fließfähiges Kunstharz mittels einer Spritzgußmaschine eingebracht und die Form zu dessen Aushärtung erhitzt. F i g. 4 zeigt eine Aufsicht auf die Statorform 6 mit radial verlaufenden Nutstegen 7 zur Erzeugung der die magnetischen Nutkeile aufnehmenden Nuten. Die Nutstege 7 sind so

dimensioniert, daß sie in die Statorschlitze eintreten können.

Fig.5 zeigt eine Nutkeüform zur Ausbildung der magnetischen Nutkeile 4. Die Formen 9 und 10 werden auf die die Nuten aufweisende Fläche des vorgefertigten Stators 3 aufgesetzt Diese Anordnung wird dann einer SDritzgußmaschine zugeführt, die das Gemisch zur : Ausbildung der magnetischen Nutkeüe 4 direkt in W fließfähigem Zustand in die Nuten einbringt, worauf die ■ ■. Aushärtung des Gemisches erfolgt
: , Die Nutkeüe 4 sollen die durch die Konfiguration des % Statorkernes verursachte Beeinträchtigung der Dreh- ])_ kraftcharakteristik verhindern. Bei herkömmlichen !jj flachen Motoren ergeben die magnetischen Nutkeile § jedoch nicht immer den gewünschten Effekt Wenn % beispielsweise der Nutkeil 4 eine über die ganze Breite >.?' des Statorschlitzes gleiche Dicke aufweist, kann ein S Leckfluß zwischen den Statorzähnen entstehen, der die % Verlustreaktanz erhöht und dadurch die Laufeigen-E; schäften stört Zur Beseitigung dieses Probiere wurden :'. verschiedene Nutkeilformen vorgeschlagen. Der meis: stens verwendete Nutkeil ist in seinem der Breite nach mittleren Bereich dünner oder weist dort eine. Ausnehmung auf. Solche Nutkeilformen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr einfach erzeugt werden.

Um magnetische Nutkeüe mit gleichmäßiger Dicke zu erhalten, kann der Nutsteg 7 der Statorform 6 gemäß Fig.6 ausgebildet werden. Dieser Nutsteg 7 kann alternativ mit einer in den F i g. 7 und 8 gezeigten zentralen Längsausnehmung versehen werden. Der unter Verwendung der Statorform 6 nach den Fig./ oder 8 geformte Stator 3 besitzt einen Kunstharzstreifen 3' im Mittelabschnitt der Nut auf den im Statorschlitz des Statorkerns 1 angeordneten Spulen 2, der den Mittelabschnitt des Nutkeiles 4 formt, wie Fig.9 und 10 zeigen. Dieser Kunstharzstreifen 3' verhindert einen Leckfluß zwischen den Statorzähnen und somit eine Störung der Drehkraftcharakteristik.

Die in F i g. 11 dargestellte Nutkeilform 10 ist mit einer den Statorschlitzen entsprechenden Anzahl von Spaltstegen versehen. Die Spaltstege 11 sind in gleichen Umfangsabständen angeordnet, jeweils weniger als 2 mm breit und nicht länger als die Nutkeüe. Die Nutkeilform 10 wird so auf den ausgeformten Stator 3 gesetzt, daß die Spaltstege im Bereich der Nutmittelachsen in die Nuten des ausgeformten Stators 3 eintreten. Das Gemisch wird dann in die Nuten eingebracht und erzeugt magnetische Nutkeüe 4 mit einem zentrischen Längsspalt IZ

Das Mischungsverhältnis von Eisenpulver und Kunstharz im Gemisch der Magnetkeile soll innerhalb der genannten Grenzen in Abhängigkeit von den gewünschteil Eigenschaften des Motors und dem angewendeten Formverfahren zweckentsprechend gewählt werden. Bei einem Gehalt an Eisenpulver unter 60 Gew.-% wird der magnetische Effekt des Nutkeils nicht erreicht Bei einem Eisenpulvergehalt von mehr als 95% im Gemisch ist die Ausformung zu der gewünschten Form sehr schwierig und der ausgeformte Nutkeil hat nur geringe mechanische Festigkeit Für Gemische mit einem Eisenpulvergehalt von weniger als 90Gew.-% kann Spritzguß oder Spritzpressen verwendet werden. Bei Gehalten von mehr als 90% Eisenpulver müssen Spezialverfahren verwendet werden, bei denen das Kunstharz zusammen mit einem flüssigen wärmehärtenden Harz zu einer kittartigen Masse vermischt und diese vor dem endgültigen Verformen zu der gewünschten Form des Nutkeiles vorgeformt oder in einem Vorprozeß in der Ö-Stufe ausgehärtet und dann pulverisiert und vorgeformt wird.

Vom Gesichtspunkt der Produktivität aus ist ein thermoplastisches Kunstharz, beispielsweise ein PoIyamidharz oder ein Polybutylenterephthalat mit einem Eisenpulvergehalt von weniger als 90Gew.-% wünschenswert. In diesem Fall jedoch haftet das Nutkeil-Kunstharz nicht ausreichend am Kunstharz des ausgeformten Statorkörpers, so daß sich der Nutkeil beim Abziehen der Nutkeilform vom Stator aus der Nut lösen kann. Um dies zu verhindern, wird zweckmäßig ein Klebstoff niedriger Viskosität (beispielsweise ein Cyano-acrylat-Klebstoff oder ein üblicher temperaturhärtender Epoxyklebstoff, verdünnt mit 20% Methyl-

Äthyl-Keton) in die Nuten eingetragen und anschließend das Gemisch für die Nutkeüe in die Nuten eingebracht, wodurch die magnetischen Nutkeüe eine hinreichende Haftung in der Nut aufweisen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Stators mit magnetischen Nutkeilen für einen flachen Elektromotor mit axialem Luftspalt, wobei die Nutkeile aus einem Gemisch von 60 bis 95 Gew.-% Eisenpulver oder Eisenlegierungspulver von 40 bis 5Gew.-% eines Kunstharzes bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst die Nuten zur Aufnahme der Nutkeile zugleich mit dem durch Vergießen der Statorspulen mit dem Statorkern mit Kunstharz einstückig hergestellten Stator ausbildet und anschließend das Gemisch zur Ausbildung der magnetischen Nutkeile direkt in fließfähigem Zustand in die Nuten einbringt und dort aushärten läßt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Statorkern und die Sty torspulen in einer Statorform mit radial verlaufenden, die Nuten erzeugenden Nutstegen mit Kunstharz vergießt und dabei durch eine der Breite nach mittlere Längsvertiefung jedes Nutsteges im mittleren Bereich jeder Nut einen Kunstharzstreifen erzeugt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Formung der magnetischen Nutkeile durch eine Nutkeil-Form mit radial verlaufenden, jeweils in die Nuten des vorgefertigten Stators zentrisch vorspringenden Spaltstegen Nutkeile mit zentrischem Längsspalt erzeugt

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Nuten vor dem Einbringen des die Nutkeile bildenden Gemisches Klebstoff aufträgt.

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