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Gehäuseglocke für einen Elektrokleinmotor
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Die Erfindung betrifft eine aus einem zylindrischen Tiefziehteil bestehende
Gehäuseglocke für einen Elektrokleinmotor aus ferromagnetischem Material mit einer
zentralen'Bohrung in der Stirnwand und mit auf der äußeren Stirnfläche in Randnähe
angeordneten Vertiefungen, sowie mit einem oder mehreren an der Innenfläche der
zylindrischen Wandung angeordneten Permanentmagnetkörpern.
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Bei einer bekannten als Tiefziehteil ausgebildeten Läuferglocke eines
Außenläufermotors ist zur Erzeugung eines Kühl-Luftstromes auf der Stirnfläche der
Läuferglocke ein aus Kunststoff bestehendes Lüfterrad angeordnet, das separat hergestellt
und mit der Glocke dadurch verbunden wird, das Zapfen am Lüfterrad in gestanzte
Ausnehmungen der Stirnseite der Läuferglocke greifen.
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Es ist auch bereits eine durch Sinterung einstückig hergestellte Läuferglocke
für einen Außenläufermotor bekannt, bei welcher auf der Außenseite der Stirnwand
einstückig flache, dreieckförmige Erhöhungen angeformt sind, welche der Erzeugung
des gewünschten Kühl-Luftstromes dienen. Außerdem ist es bei derartigen Außenläuferglocken
üblich, auf der Stirnseite in Randnähe in gleichmäßigen Winkelabständen eine Vielzahl
von kegelförmigen Vertiefungen anzuordnen, die als Zentriersenkungen für einen Bohrer
dienen, mit dem zum Zwecke des Auswuchtens an den entsprechenden Stellen Löcher
gebohrt werden.
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Die Herstellung solcher gesinterter Läuferglocken ist teuer.
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Es sind mehr Arbeitsgänge erforderlich und es ist die Materialauswahl
wegen der verlangten ferromagnetischen Eigenschaften begrenzt. Außerdem läßt sich
gesinntertes Material nachträglich nur schwer bearbeiten.
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Derartige Läuferglocken werden zudem entlang der Innenfläche ihrer
zylindrischen Wandung mit Permanentmagneten in Form von zylindrischen Ringkörpern
oder Ringsegmentkörpern ausgekleidet.
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Dabei ist es aus magnetischen Gründen erforderlich, die Permanentmagnetkörper
so anzuordnen, daß sie stirnseitig nicht unmittelbar an der Innenfläche der Stirnwand
anliegen sondern von dieser einen spaltbildenden Abstand einhalten. Dazu ist es
bei bekannten Läuferglocken erforderlich , separate Distanzelemente,
z.B.
in Form von Ringscheiben, vorzusehen, die zwischen dem oder den Magnet körpern und
der Stirnwand angeordnet werden, oder beim Einbringen der Magnetkörper besondere
Justiereinrichtungen zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gehäuseglocke der eingangs
genannten Art zu schaffen, die einfacher und billiger herstellbar ist, die keines
separaten Lüfterrades bedarf und bei der zur funktionsgerechten Positionierung der
Permanentmagnetkörper in bezug auf die Läuferglockenstirnwand keine separaten Distanzelemente
und besonderen Vorrichtungen erforderlich sind.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch Merkmale des Anspruchs
1.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Gehäuseglocke vollständig aus
tiefziehfähigem, ferromagnetischem Material in höchstens zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden
Arbeitsgängen, nämlich in einem Tiefzieharbeitsgang und einem Anschneidarbeitsgang
vollständig, d.h. einsatzfähig, herzustellen.
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Da die Vertiefungen eine zumindest nahezu der Materialdicke entsprechende
Tiefe
und Weite und somit ein ~größeres Volumen als die bisher üblichen
Zentriersenkungen aufweisen können, ist es vorteilhaft, diese Vertiefungen zum Zwecke
des Auswuchtens nicht noch weiter aufzubohren, sondern sie statt dessen dosiert
und selektiert mit einem gießfähigen Material z.B.
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mit Blei auszugießen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung der Läuferglocke
besteht darin, daß die von der Innenfläche der Stirnwand nach innen vorstehenden
Anschnittwarzen der Vertiefungen zugleich als Distanzelemente für den oder die Permanentmagnetkörper
verwendet werden können und daß dabei gemäß Anspruch 2 zwischen dem oder den Permanentmagnetkörpern
und der Stirnwand ein Ringspalt entsteht, in den ggf. Auswuchtmaterial gefüllt werden
kann. Diese Vorteile können auch ohne die Lüfterrippen genutzt werden, z.B. bie
Läuferglocken, die ohnehin mit einem größeren Lüfterrad versehen werden müssen oder
keine Lüfterwirkung benötigen oder bei eine solchen Gehäuseglocke die als Außenstator
nicht rotiert.
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Die Ausgestaltung der Neuerung nach Anspruch 3 bringt den fertigungstechnisch
bedeutenden Vorteil mit sich, daß sich zwischen der zentralen Bohrung in der Stirnwand
und der zylindrischen Wandung eine hohe Rundlaufgenauigkeit ohne nachträgliche spanende
Bearbeitung sicherstellen läßt.
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Auch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 hat wesentliche fertigungstechnische
Vorteile, die vor allem darin bestehen, daß der
beim Tiefziehvorgang
notwendigerweise vorhandene Niederhalterand am Ende des Tiefziehvorganges zylindrisch
abgeschnitten und somit eine spanende Bearbeitung dieses Randes überflüßig wird.
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Durch die Gestaltung nach Anspruch 5 wird einerseits eine erhöhte
Stabilität der Stirnwand und ggf. eine korrigierte Pol an ebenheit der die Bohrung
unmittelbar umgebenden, als Sitzfläche für eine Wellenbefestigung der Motorwelle
dienenden Ringfläche erzielt. Die Rund- und Planlaufeigenschaften werden dadurch
erheblich verbessert.
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Die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Axialnut, die als Signalmarkierung
für einen Sensor dient, kann ebenfalls während des Tiefziehvorganges gebildet werden
und bedarf keinerlei spanender Nachbearbeitung.
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Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden ein Ausführungsbeispiel
der Neuerung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die offene Seite einer aus einem
Tiefziehteil bestehenden Läuferglocke für einen Außenläufermotor in Draufsicht;
Fig. 2 einen Teilschnitt Il-ll aus Fig. 1; Fig. 3 einen Teilschnitt III-III aus
Fig. 1; Fig. 4 einen Teilschnitt IV-IV aus Fig. 1.
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Fig. 5 eine andere Läuferglocke in Draufsicht auf deren offene Seite
und Fig. 6 einen Schnitt V1-VI aus Fig. 5.
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Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Innenläufermotor.
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Die aus einem zylindrischen Tiefziehteil bestehende Läuferglocke 1
weist eine zylindrische Wandung 2 und eine Stirnwand 3 auf, die beide zumindest
annähernd die gleiche Dicke besitzen. Die Läuferglocke 1 besteht aus ferromagnetischem,
tiefziehfähigem Material. Die Stirnwand 3 ist im Zentrum mit einer feingestanzten,
zylindrischen Bohrung 4 versehen, durch welche sie an der zugehörigen, hier nicht
dargestellten Motorachse befestigt werden kann. Auf der Außenseite der Stirnwand
3 sind rechteckförmige, sich radial erstreckende Erhöhungen in Form von Anschnittrippen
5 in gleichmäßiger Winkelverteilung angeordnet, welche durch nicht dargestellte
Schnittstempel, welche auf der Innenseite rechteckige Anschnittvertiefungen 6 erzeugen,
aus der äußeren Oberfläche der Stirnwand 3 durch Anschneiden herausgeprägt sind.
Zwischen den insgesamt zwölf Anschnittrippen 5 sind jeweils zwei zylindrische Vertiefungen
7 auf einem in Randnähe verlaufenden Kreis angeordnet, die aus von außen nach innen
geprägten Anschnitten bestehen und auf der Innenseite der Stirnwand Anschnittwarzen
8 in Form von zylindrische Erhöhungen bilden. An einer Stelle sind zwischen zwei
solchen Vertiefungen 7 von innen nach außen durch Anschnitt herausgeprägte Befestigungszapfen
9 für ein nicht dargestelltes Blechteil angeformt.
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Statt wie bisher üblich, die Vertiefungen 7 zum Zwecke des Auswuchten
an selektierten Stellen aufzubohren, ist vorgesehen, diese Vertiefungen 7 zum Zwecke
des Auswuchtens selektiv und
dosiert mit einem gießfähigen Material
hoher Wichte aufzufüllen, was den Vorteil hat, daß beim Auswuchten keine Späne entstehen,
bzw. daß überhaupt keine spanabhebende Bearbeitung stattfinden muß.
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Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Läuferglocke 1', die ebenfalls
aus einem einstückigen Tiefziehteil besteht, sind keine Lüfterrippen vorhanden.
Die zylindrischen Vertiefungen 7 mit den auf der Innenseite der Stirnwand vorstehenden
Anschnittwarzen 8 sind in geringerer Anzahl als bei der Läuferglocke 1 mit Winkelabständen
von jeweils 300 vorgesehen. Dabei dienen diese Anschnittwarzen 8 als Distanzelemente
für vier ringsegmentförmige Permanentmagnetkörper 14, die an der Innenfläche der
zylindrischen Wandung 2, z.B. durch Kleben, angeordnet und befestigt sind.
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Diese Magnetkörper 14 bilden mit der Innenfläche 10 der Stirnwand
3 einen Ringspalt 11, der teilweise mit Auswuchtmaterial 13 ausgefüllt sein kann.
Dieser Ringspalt 11 ist vor allem aus magnetischen Gründen erforderlich.
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Zur Erhöhung der Stabilität der Stirnwand 3 und zur gleichzeitigen
planebenen Ausrichtung der die zentrale Bohrung 4 unmittelbar umgebenden Ringfläche
16, die als Sitzfläche für eine Wellenbefestigung, z.B. für eine Flanschnabe der
Motorwelle, dienen kann, ist diese Ringfläche 16 um einen etwa der Stirnwanddicke
entsprechenden Betrag nach innen tiefgezogen.
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Von dem an der offenen Seite der Läuferglocke 1' liegenden, äußeren
Rand 2' der zylindrischen Wandung 2 ist der beim
Tiefziehvorgang
notwendige Niederhalterand 18, der in strichpunktierten Linien angedeutet ist, zylindrisch,
glatt und mit der Mantelfläche bündig abgeschnitten.
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Dieses Abschneiden erfolgt im Tiefziehwerkzeug am Schluß des Tiefziehvorganges,
so daß die fertige Läuferglocke 1' ohne jegliche spanende Bearbeitung praktisch
in einem Arbeitsgang herstellbar ist.
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Auch eine an der Mantelfläche der Wandung 2 angeordnete, von der Stirnwandseite
her offene Axialnut 17, die als Sensormarkierung dient, wird im Tiefziehwerkzeug
spanlos erzeugt.
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In der Fig. 7 ist der Längsschnitt durch eine Gehäuseglocke 21 gezeigt,
die als Außengehäuse, das nicht rotiert, einen Permanentmagneten 27 bzw. weitere
u.a.
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29 erfindungsgemäß aufnimmt, die auf Anschnittwarzen 28 eine einwandfreie
axiale Position im hochgenau voll zylindrischen Teil des Gehäuses 21 aufweisen,
bevor dessen Innenwandung in Krümmung 31 übergeht. Die Steizen28 ragen axial mindestens
bis in diesen exakt hohlzylindrischen Bereich und mit ihrer Stirnseite stützen sie
die Permanentmagnetschalen 27, 29 usw. ab. Das können wie im Bild der Fig. 7 nach
zu vermuten zwei Halbschalen 27,29 sein oder auch vier Viertelsschalen, die äquidistant
im
Kreise an der Gehäuseinnenwand verteilt sind. Selbstverständlich
ist ihre mechanische Winkelerstreckung dann weniger als 90 mechanische Grad.
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Bei keramischen Hochleistungsmagneten, die oft relativ brüchig und
in der Handhabung bzw. Verarbeitung vorsichtig zu behandeln sind, ist das Verfahren
besonders einfach, weil man mit einem sehr einfachen Werkzeua die Schalen-
magnete von innen an die Wandel bzw. 2 andrücken kann.
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Sie haben durch ihr Gewicht, das sie auf die Stelzen 28 oder 8 aufliegen
läßt schon die entsprechende axiale exakte Position und können in dieser Situation
ausgehärtet werden. Teurere Halterungskonstruktionen oder aufwendigere Klebevorrichtungen
sind dadurch unnötig. In der stirnseitigen Ausnehmung 33, die als Feinstanzschnitt
hochgenau und zentrisch auch zur Innenzylinderfläche ausgebildet
ist, sitztfmit einer entsprechend genauen Außenfläche 34 ein dickwandiges Lagerrohr
22. Dieses ist als Tragkörper für einen Lagersatz von Gleitlagern 24,25 vorgesehen.
Das dickwandige Rohr 22 kann auch einstückig mit den Lagern zusammen als Sintereisen
ausgebildet sein. Sintereisen dann, wenn das Lagerrohr 22 gleichzeitig noch zum
Rückschluß für den magnetischen Kreis des Motors gedacht ist, in dem die Außenzylinderfläche
35 den Luftspalt 36 innen
begrenzt, während dieser radial außen
durch die Innenflächen 37 der Permanentmagnetschalen begrenzt wird.
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Die eisenlose hohlzylindrische Spule 38 rotiert und ist mit ihrem
«fagkörPer 39, der an ihrem einen Ende mit ihr als Kunststoffspritzteil vergossen
andererseits drehfest durch Klebe-, Spritz- oder Preßtechnik die zentrale Welle
41 drehfest haltert, so daß der Rotor als möglichst trägheitsarmer Hohlzylinder
(aus der eisenlosen ickt-ang 38 mit der scheibenförmigen Halterung am einen Ende
des Hohlzylinders die Welle 41 faßt. Die Scheibe 39 am Ende ist gleichzeitig noch
als Tragkörper für einen Planarkollektor ausgebildet, dessen Lamellen 42(z.B. sieben
äquidistante Lamellen) auf den Bürstenelementen 43 stromzuführend schleifen. Die
Bürsten sind in einem Deckel 44 gehaltert, welcher als Stanzbiegeteil oder als Sinterteil
oder als Fließbre#teil oder als Kunststoffpreßteil in das offene Ende der Gehäuseglocke
eingesetzt ist, wobei zum Gehäuseverschluß am offenen Zylinderende der Gehäuseglocke
Materialverformungenuln Vertiefungenvdieses Deckelteils 44 eingreifen.
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Das Lagerrohr 22 ist hier extrem dick gezeichnet. Für den magnetischen
Rückschluß müßte es sicher nicht eine solche Stärke haben, vor allem wenn das Material
22 eine einigermaßen ausreichende Permeabilität hat. Ist das Lagerrohr 22
z.B.
als ein weichmagnetisches Rohr ausgebildet, kann es wesentlich dünner sein, kann
auch als solches im Gehäusebodenteil gehaltert sein über einen Feinschnittgenauigkeitssitz
33, 34, an welchem Materialdeformationen 49, die durch Vertiefungen g entstehen
können oder durch einfaches Abquetschen von hochstehenden Materialanhäufungen 53,
die man am Lagerrohrende extra so vorsehen kann. Wenn das Lagerrohr 22 dann wesentlich
dünner ausgeführt ist, kann z. B. eine Zwischenhalterung zwischen diesem und den
Innenlagern 24, 25 vorgesehen werden oder der Motor kann radial eben sehr klein
gebaut werden, indem dieses Lagerrohr bei sehr kleinem Motordurchmesser (entsprechend
kleinem Luftspaltdurchmesserjeinen kleinen Luftspalt ermöglicht und trotzdem d.h.
radial große noch ausreichend starke a er gestattet, weil die Lageraußendurchmesser
z.B. der Lager 24, 25 dann im wesentlichen gleich groß sein können wie der Luftspaltdurchmesser
bzw. der Durchmesser der Zylinderfläche 35 als Außenwand des Lagerrohrs. DieserBedarfsfaL
tritt aber nur auf, wenn man extrem dünne Motoren bauen will, dünn im Sinne von
kleinem Durchmesser zu verstehen. Solche Motoren bleistiftartiger Gestalt sind aber
für Sonderantriebe durchaus gefragt.
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Die Materialdeformation 49 am Ende des Lagerrohrs 22 im Bereich des
Sitzes 33 entsteht dadurch, daß das eingesetzte Rohr axial von oben verquetscht
wird in Richtung des Pfeiles 51, dadurch dort eine Vertiefung des Materials entsteht,
die ein Ausweichen des verquetschten Materials zum überlappenden Teil 49 hin bedeutet.
Eine andere Möglcihkeit ist das radiale Wegquetschen des Materialberges 53, so daß
dieser überlappend die Öffnung am Gehäuseboden faßt.
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